Темпоральный кристалл

Темпора́льный (временно́й) криста́лл — физическая система с нарушенной симметрией относительно сдвига во времени, приводящей к наличию периодического движения даже в состоянии с наименьшей энергией. Идея существования таких систем была выдвинута в 2012 году Фрэнком Вильчеком^[1]. В 2015 году было доказано, что создание темпорального кристалла в термодинамически равновесной системе невозможно, если взаимодействия в системе носят короткодействующий характер.

История править

Нобелевский лауреат Франк Вильчек из Парижского университета в Сакле

Впервые квантовые темпоральные кристаллы были экспериментально продемонстрированы в 2017 году на основе неравновесных систем, периодически получающих энергию от лазерного или микроволнового излучения^[2]. Такие кристаллы получили название дискретных, поскольку за счёт периодического внешнего воздействия могут быть описаны уравнениями с дискретным временем, в которых величина дискрета (шага) равна периоду внешнего воздействия. При этом наблюдается нарушение симметрии относительно сдвига времени на этот дискрет, и система в состоянии с наименьшей энергией совершает движение с другим периодом.

Впервые физическая модель, реализующая квантовый темпоральный кристалл, была предложена в 2019 году на основе системы кубитов с многочастичными нелокальными взаимодействиями^[3]. Позже сообщалось о возможности создания темпоральных кристаллов, полностью описываемых законами классической физики^[4].

В 2021 году исследователи из Google вместе с учёными из Принстона, Стэнфорда и других университетов, заявили о создании темпорального кристалла внутри квантового компьютера^[5]. В ходе работы физики задействовали микросхему с двумя десятками кубитов, именно она выступала темпоральным кристаллом.

Примечания править

↑ Frank Wilczek. Quantum Time Crystals // Physical Review Letters. — 2012-10-15. — Т. 109, вып. 16. — С. 160401. — doi:10.1103/PhysRevLett.109.160401.
↑ Аня Грушина. Рябь времени, или Когда физика лучше фантастики Архивная копия от 10 июня 2017 на Wayback Machine // Наука и жизнь. — 2017. — № 6. —С. 10-13
↑ Valerii K. Kozin, Oleksandr Kyriienko. Quantum Time Crystals from Hamiltonians with Long-Range Interactions // Physical Review Letters. — 2019-11-20. — Т. 123, вып. 21. — С. 210602. — doi:10.1103/PhysRevLett.123.210602.
↑ Физики реанимировали идею классических временных кристаллов (рус.). N+1. Дата обращения: 14 октября 2021. Архивировано 24 июля 2021 года.
↑ Google Quantum AI and collaborators. Observation of Time-Crystalline Eigenstate Order on a Quantum Processor (англ.) // arXiv : Препринт. — 2021. — 7 августа. Архивировано 9 августа 2021 года.

Литература править

Gibney E. The quest to crystallize time (англ.) // Nature. — 2017. — Vol. 543, no. 7644. — P. 164—166. — doi:10.1038/543164a.
Sacha K., Zakrzewski J. Time crystals: a review // Reports on Progress in Physics. — 2018. — Vol. 81. — P. 016401 (25 pp). — doi:10.1088/1361-6633/aa8b38.
Yao N., Nayak C. Time crystals in periodically driven systems // Physics Today. — 2018. — Vol. 71, № 9. — P. 40—47. — doi:10.1063/PT.3.4020.
Hannaford P., Sacha K. A Decade of Time Crystals: Quo Vadis? // EPL. — 2022. — Vol. 139. — P. 10001. — doi:10.1209/0295-5075/ac796d. — arXiv:2204.06381.
Zaletel M.P., Lukin M., Monroe C., Nayak C., Wilczek F., Yao N.Y. Quantum and classical discrete time crystals // Reviews of Modern Physics. — 2023. — Vol. 95, № 3. — P. 031001. — doi:10.1103/RevModPhys.95.031001.

Ссылки править

Кристал времени Google
Что такое кристаллы времени: как сломать законы физики (рус.). Популярная механика. Дата обращения: 19 августа 2020.

[1] Frank Wilczek. Quantum Time Crystals // Physical Review Letters. — 2012-10-15. — Т. 109, вып. 16. — С. 160401. — doi:10.1103/PhysRevLett.109.160401.

[Gru-2] Аня Грушина. Рябь времени, или Когда физика лучше фантастики Архивная копия от 10 июня 2017 на Wayback Machine // Наука и жизнь. — 2017. — № 6. —С. 10-13

[3] Valerii K. Kozin, Oleksandr Kyriienko. Quantum Time Crystals from Hamiltonians with Long-Range Interactions // Physical Review Letters. — 2019-11-20. — Т. 123, вып. 21. — С. 210602. — doi:10.1103/PhysRevLett.123.210602.

[4] Физики реанимировали идею классических временных кристаллов (рус.). N+1. Дата обращения: 14 октября 2021. Архивировано 24 июля 2021 года.

[5] Google Quantum AI and collaborators. Observation of Time-Crystalline Eigenstate Order on a Quantum Processor (англ.) // arXiv : Препринт. — 2021. — 7 августа. Архивировано 9 августа 2021 года.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]