فيزيائيون بنوا بلورة زمكانية وشاهدوا ذوبانها

ابتكر فيزيائيون بلورة زمكانية - طور جديد من المادة يتكرر في المكان والزمان - ثم رصدوا ذوبانها، في تجربة هي الأولى من نوعها. هذا الإنجاز، الذي أبلغ عنه باحثون من جامعة كاليفورنيا، ريفرسايد وجامعة شيكاغو، يمثل خطوة مهمة في فهم كيفية تصرف هذه الحالات الغريبة تحت ظروف العالم الحقيقي.

بُنيت البلورة الزمكانية باستخدام سلسلة من الأيونات (ذرات مشحونة) محصورة في مجال مغناطيسي ومبردة إلى قرب الصفر المطلق. من خلال تطبيق نبضات ليزر مضبوطة بدقة، حفز الفريق نمطًا يتذبذب في الزمان والمكان معًا، مكونًا بلورة موجودة في أربعة أبعاد. هذا الهيكل يختلف عن البلورات العادية التي تتكرر في المكان فقط.

التجربة مهمة لأن البلورات الزمكانية، التي اقترحت لأول مرة في عام 2012، تتحدى المفاهيم الأساسية للتناظر والزمن. مراقبة ذوبانها - فقدان النظام الزمني - توفر رؤى حول كيفية تعطيل كسر تناظر الترجمة الزمنية، مع آثار محتملة على الحوسبة الكمومية وضبط الوقت بدقة.

وفقًا للدراسة المنشورة في *Nature Physics* في 8 مارس 2023، استمرت البلورة حوالي 100 ميلي ثانية قبل الذوبان. قاس الباحثون عملية الذوبان بتتبع الحالات الكمومية للأيونات، ملاحظين أن النظام الزمني تلاشى تدريجيًا وليس فجأة. أوضحت الدكتورة كاترينا مورش، المؤلفة الرئيسية، أن الذوبان نتج عن تفاعلات مع البيئة، التي أدخلت ضوضاء وعطلت التماسك الكمومي الدقيق.

هذا العمل يبني على جهود سابقة لإنشاء بلورات زمنية في أنظمة أخرى، مثل شوائب الماس وكيوبتات فائقة التوصيل، لكن هذه هي أول ملاحظة مباشرة لذوبان بلورة زمكانية. يخطط الفريق الآن لاستكشاف طرق لتثبيت البلورة لفترات أطول، ربما بعزلها أكثر عن الاضطرابات البيئية. يمكن أن تؤدي هذه التطورات إلى أجهزة ذاكرة كمومية قوية تخزن المعلومات في المكان والزمان.