Fizikçiler bir uzay-zaman kristali inşa etti ve erimesini izledi

Fizikçiler, hem uzayda hem de zamanda tekrarlanan yeni bir madde fazı olan bir uzay-zaman kristali yarattı ve ardından erimesini gözlemledi; bu türünün ilk örneği bir deney. Kaliforniya Üniversitesi, Riverside ve Chicago Üniversitesi'nden araştırmacılar tarafından bildirilen bu başarı, bu tür egzotik durumların gerçek dünya koşullarında nasıl davrandığını anlamada önemli bir adım teşkil ediyor.

Uzay-zaman kristali, manyetik bir alanda hapsedilmiş ve mutlak sıfıra yakın soğutulmuş bir iyon (yüklü atom) zinciri kullanılarak inşa edildi. Ekip, hassas zamanlanmış lazer darbeleri uygulayarak hem zamanda hem de uzayda salınan bir desen oluşturdu ve dört boyutta var olan bir kristal meydana getirdi. Bu yapı, yalnızca uzayda tekrarlanan sıradan kristallerden farklıdır.

Deney önemlidir çünkü ilk kez 2012'de önerilen uzay-zaman kristalleri, simetri ve zamanın temel kavramlarına meydan okur. Erimelerinin (zamansal düzenin kaybı) gözlemlenmesi, zaman-öteleme simetrisi kırılmasının nasıl bozulabileceğine dair içgörüler sağlar ve kuantum hesaplama ile hassas zaman tutma için potansiyel çıkarımları vardır.

8 Mart 2023'te *Nature Physics*'te yayınlanan çalışmaya göre, kristal erimeden önce yaklaşık 100 milisaniye sürdü. Araştırmacılar, iyonların kuantum durumlarını izleyerek erime sürecini ölçtüler ve zamansal düzenin aniden değil kademeli olarak bozulduğunu kaydettiler. Baş yazar Dr. Kateryna Murch, erimenin çevre ile etkileşimler tarafından tetiklendiğini ve bunun gürültü getirerek hassas kuantum uyumunu bozduğunu açıkladı.

Bu çalışma, elmas safsızlıkları ve süper iletken kübitler gibi diğer sistemlerde zaman kristalleri oluşturmaya yönelik önceki çabalara dayanmaktadır, ancak bu bir uzay-zaman kristalinin erimesinin ilk doğrudan gözlemidir. Ekip şimdi, kristali çevresel bozulmalardan daha fazla izole ederek daha uzun süreler boyunca stabilize etmenin yollarını araştırmayı planlıyor. Bu tür ilerlemeler, bilgiyi hem uzayda hem de zamanda depolayan sağlam kuantum bellek cihazlarına yol açabilir.