Физики создали пространственно-временной кристалл и наблюдали его плавление

Физики создали пространственно-временной кристалл — новую фазу материи, повторяющуюся как в пространстве, так и во времени — и затем наблюдали его плавление, что является экспериментом, проведенным впервые. Это достижение, о котором сообщили исследователи из Калифорнийского университета в Риверсайде и Чикагского университета, знаменует собой важный шаг в понимании того, как такие экзотические состояния ведут себя в реальных условиях.

Пространственно-временной кристалл был создан с использованием цепочки ионов (заряженных атомов), удерживаемых в магнитном поле и охлажденных почти до абсолютного нуля. Применяя точно рассчитанные лазерные импульсы, команда индуцировала паттерн, который осциллировал как во времени, так и в пространстве, образуя кристалл, существующий в четырех измерениях. Эта структура отличается от обычных кристаллов, которые повторяются только в пространстве.

Эксперимент важен, потому что пространственно-временные кристаллы, впервые предложенные в 2012 году, бросают вызов фундаментальным представлениям о симметрии и времени. Наблюдение их плавления — потери временного порядка — дает представление о том, как может быть нарушено нарушение симметрии трансляции времени, с потенциальными последствиями для квантовых вычислений и точного измерения времени.

Согласно исследованию, опубликованному в *Nature Physics* 8 марта 2023 года, кристалл просуществовал около 100 миллисекунд до плавления. Исследователи измерили процесс плавления, отслеживая квантовые состояния ионов, отметив, что временной порядок распадался постепенно, а не резко. Ведущий автор доктор Катерина Мерч объяснила, что плавление было вызвано взаимодействием с окружающей средой, которое внесло шум и нарушило тонкую квантовую когерентность.

Эта работа основана на более ранних попытках создания кристаллов времени в других системах, таких как примеси в алмазах и сверхпроводящие кубиты, но это первое прямое наблюдение плавления пространственно-временного кристалла. Теперь команда планирует изучить способы стабилизации кристалла на более длительные периоды, возможно, путем его дальнейшей изоляции от воздействия окружающей среды. Такие достижения могут привести к созданию надежных квантовых запоминающих устройств, которые хранят информацию как в пространстве, так и во времени.