I fisici hanno costruito un cristallo spazio-temporale e lo hanno visto sciogliersi

I fisici hanno creato un cristallo spazio-temporale—una nuova fase della materia che si ripete sia nello spazio che nel tempo—e poi ne hanno osservato la fusione, un esperimento senza precedenti. Il risultato, riportato da ricercatori dell'Università della California, Riverside e dell'Università di Chicago, segna un passo significativo nella comprensione di come questi stati esotici si comportano in condizioni reali.

Il cristallo spazio-temporale è stato costruito utilizzando una catena di ioni (atomi carichi) intrappolati in un campo magnetico e raffreddati a temperature vicine allo zero assoluto. Applicando impulsi laser temporizzati con precisione, il team ha indotto un pattern che oscillava sia nel tempo che nello spazio, formando un cristallo che esiste in quattro dimensioni. Questa struttura è distinta dai cristalli ordinari, che si ripetono solo nello spazio.

L'esperimento è importante perché i cristalli spazio-temporali, proposti per la prima volta nel 2012, sfidano nozioni fondamentali di simmetria e tempo. Osservare la loro fusione—la perdita dell'ordine temporale—fornisce intuizioni su come la rottura della simmetria di traslazione temporale possa essere interrotta, con potenziali implicazioni per il calcolo quantistico e la misurazione precisa del tempo.

Secondo lo studio pubblicato su *Nature Physics* l'8 marzo 2023, il cristallo è durato circa 100 millisecondi prima di sciogliersi. I ricercatori hanno misurato il processo di fusione monitorando gli stati quantistici degli ioni, notando che l'ordine temporale è decaduto gradualmente piuttosto che bruscamente. L'autrice principale, la dott.ssa Kateryna Murch, ha spiegato che la fusione è stata innescata dalle interazioni con l'ambiente, che hanno introdotto rumore e disturbato la delicata coerenza quantistica.

Questo lavoro si basa su sforzi precedenti per creare cristalli temporali in altri sistemi, come impurità di diamante e qubit superconduttori, ma questa è la prima osservazione diretta della fusione di un cristallo spazio-temporale. Il team ora pianifica di esplorare modi per stabilizzare il cristallo per periodi più lunghi, potenzialmente isolandolo ulteriormente dalle perturbazioni ambientali. Tali progressi potrebbero portare a robusti dispositivi di memoria quantistica che immagazzinano informazioni sia nello spazio che nel tempo.