Novos cálculos sugerem que cristais de tempo, outrora vistos como uma peculiaridade quântica, podem servir como blocos de construção para relógios quânticos altamente precisos. Pesquisadores analisaram sistemas de partículas quânticas e descobriram que cristais de tempo mantêm melhor precisão ao medir intervalos de tempo curtos em comparação com fases convencionais. Esse desenvolvimento pode oferecer alternativas às tecnologias de medição de tempo existentes.
Cristais de tempo representam um fenômeno peculiar na física quântica, caracterizado por estruturas que se repetem no tempo em vez do espaço. Diferentemente de cristais comuns com padrões atômicos repetidos, cristais de tempo ciclam espontaneamente por configurações sem forçamento externo, semelhante à água congelando em gelo em baixas temperaturas. Uma equipe liderada por Ludmila Viotti no Abdus Salam International Centre for Theoretical Physics, na Itália, examinou um sistema envolvendo até 100 partículas quânticas, cada uma com dois estados de spin, similar a cara ou coroa de uma moeda. Essa configuração pode operar em uma fase de cristal de tempo, com oscilações espontâneas, ou em uma fase normal sem tal ciclagem. Os pesquisadores avaliaram o desempenho do relógio — precisão e exatidão — em ambos os estados. «Na fase normal, se você quiser resolver intervalos de tempo menores, perderá precisão exponencialmente. Na fase de cristal de tempo, para a mesma resolução, você pode obter precisão muito maior», explicou Viotti. Tipicamente, relógios baseados em spin degradam em precisão para medições mais curtas, como segundos versus minutos, mas esse problema diminui na configuração de cristal de tempo. Mark Mitchison no King’s College London observou que, embora cristais de tempo intuitivamente se adequem à fabricação de relógios devido às suas oscilações inerentes, faltava anteriormente uma análise detalhada de suas vantagens. Seu trabalho anterior demonstrou que quase qualquer sequência de eventos pode formar um relógio, mas ritmos auto-sustentáveis fornecem uma base mais forte. Krzysztof Sacha na Jagiellonian University, na Polônia, destacou que cristais de tempo são conhecidos há cerca de uma década, mas aplicações práticas ainda são evasivas. Ele os comparou a cristais convencionais usados em joias e processadores, expressando esperança por usos tecnológicos semelhantes. Tais relógios provavelmente não superarão os mais avançados do mundo, baseados em átomos ultrafrios, mas poderiam rivalizar com sistemas dependentes de satélites como GPS, que são vulneráveis a interferências. Além disso, relógios de cristal de tempo poderiam detectar campos magnéticos, pois perturbações alterariam seu ritmo. No entanto, Viotti enfatizou a necessidade de comparações adicionais com outros sistemas de relógios e validação experimental usando spins reais. Os achados aparecem em Physical Review Letters.