Tidkristaller kan ge mer exakta kvantklockor

Nya beräkningar tyder på att tidkristaller, en gång sedda som en kvantmekanisk uddahet, kan fungera som byggstenar för mycket precisa kvantklockor. Forskare analyserade system med kvantpartiklar och fann att tidkristaller bibehåller noggrannhet bättre vid mätning av korta tidsintervall jämfört med konventionella faser. Denna utveckling kan erbjuda alternativ till befintliga tidtagnings teknologier.

Tidkristaller utgör ett underligt fenomen inom kvantfysik, präglat av strukturer som upprepas i tid snarare än rum. Till skillnad från vanliga kristaller med upprepade atommönster cyklar tidkristaller spontant genom konfigurationer utan extern påtvingan, liknande vatten som fryser till is vid låga temperaturer. Ett team ledd av Ludmila Viotti vid Abdus Salam International Centre for Theoretical Physics i Italien undersökte ett system med upp till 100 kvantpartiklar, var och en med två spinn-tillstånd, liknande myntets mynt eller krona. Denna uppsättning kan verka i en tidkristallfas med spontana oscillationer eller en normal fas utan sådan cykling. Forskarna utvärderade klockprestanda — noggrannhet och precision — i båda tillstånden. «I den normala fasen förlorar du noggrannhet exponentiellt om du vill lösa upp mindre tidsintervall. I tidkristallfasen kan du för samma upplösning få mycket högre noggrannhet», förklarade Viotti. Vanligtvis försämras spinnbaserade klockor i precision för kortare mätningar, som sekunder mot minuter, men detta problem minskar i tidkristallkonfigurationen. Mark Mitchison vid King’s College London noterade att tidkristaller intuitivt passar för klocktillverkning på grund av deras inneboende oscillationer, men en detaljerad analys av fördelarna saknades tidigare. Hans tidigare arbete visade att nästan vilken händelseföljd som helst kan bilda en klocka, men självupprätthållande rytmer ger en starkare grund. Krzysztof Sacha vid Jagiellonian University i Polen framhöll att tidkristaller varit kända i cirka ett decennium, men praktiska tillämpningar förblir undanflyende. Han jämförde dem med konventionella kristaller använda i smycken och processorer och uttryckte hopp om liknande teknologiska användningar. Sådana klockor lär inte överträffa världens mest avancerade, baserade på ultrakalla atomer, men kan konkurrera med satellitberoende system som GPS, som är sårbara för störningar. Dessutom kan tidkristallklockor detektera magnetfält, eftersom störningar skulle förändra deras rytm. Viotti betonade dock behovet av ytterligare jämförelser med andra klocksystem och experimentell validering med verkliga spinn. Resultaten publiceras i Physical Review Letters.

Relaterade artiklar

Forskare har producerat den mest intrikata tids kristallen hittills med hjälp av IBM:s supraledande kvantdator. Detta tvådimensionella kvantmaterial upprepar sin struktur i tiden och cyklar genom konfigurationer obegränsat. Framstegen förbättrar förståelsen av kvantsystem och deras potential för materialdesign.

Rapporterad av AI

Fysiker vid New York University har utvecklat en ny typ av tidskristall genom att använda ljudvågor för att sväva pyttesmå styrolitkulor, vilket resulterar i icke-reciproka interaktioner som trotsar Newtons tredje rörelselag. Det kompakta, synliga systemet oscillerar i en stadig rytm och har beskrivits i Physical Review Letters. Forskare ser potentiella tillämpningar inom kvantdatorer och ökad förståelse för biologiska rytmer.

Forskare vid Los Alamos National Laboratory har utvecklat en metod för att effektivt vända tiden i kvantsystem, vilket möjliggör energiutvinning för potentiell användning i kvantbatterier. Tekniken motverkar effekterna av mätningar på kvantbitar, vilket får system att framstå som om de körs baklänges. Detta skulle kunna förvandla mätningar till en termodynamisk resurs.

Rapporterad av AI

Forskare vid Curtin University har utvecklat en teknik som använder kryptongas i mikroskopiska zirkonkristaller för att spåra historien om jordens landskap över miljontals år. Metoden, som bygger på kosmiska strålar som träffar ytmineraler, avslöjar hur erosion och sedimentrörelser har format terränger som svar på klimat- och tektoniska förändringar. Detta tillvägagångssätt kan också hjälpa till att lokalisera mineralavlagringar i Australien.

 

 

 

Denna webbplats använder cookies

Vi använder cookies för analys för att förbättra vår webbplats. Läs vår integritetspolicy för mer information.
Avböj