يمكن أن يكون الجمع بين “بلورتين زمنيتين” في السائل الفائق للهيليوم -3 ، بعُشر درجة فوق الصفر المطلق ، خطوة رئيسية نحو نوع جديد من النظام الكمومي.
بلورات الزمن هي أنظمة غريبة من الذرات التي ، مع وجود أدلة تجريبية بعد بضع سنوات ، كان من المتوقع وجودها فقط في عام 2012. في بلورة عادية ، مثل الماس أو الملح ، يتم ترتيب الذرات في نمط مكاني – لاتيه أو هيكل مشابه. ومثل معظم الأجسام ، تتوقف الذرات عن الارتعاش عندما تكون على مستوى الأرض – عند أدنى مستوى للطاقة لها.
من ناحية أخرى ، تتكون بلورات الوقت من ذرات تدور ذهابًا وإيابًا في الوقت المناسب ، وليس في الفضاء ، أو حتى تدور عند مستوى الأرض. يمكنهم الحفاظ على هذه الحركة بشكل دائم ، دون فقدان الطاقة في المدخلات أو العملية.
متعلق ب: ستغير تقنية “Time Crystal” التي تم إنشاؤها داخل كمبيوتر Google Quantum الفيزياء إلى الأبد
عند القيام بذلك ، قد يتم انتهاك مفهوم يسمى بلورات الوقت هذه إنتروبيا. يصف القانون الثاني للديناميكا الحرارية الانتروبيا ، حيث يصبح أي نظام أكثر تدهورًا. على سبيل المثال ، ضع في اعتبارك مدارات الكواكب الشمس. من أجل التبسيط ، نتخيلهم يتحركون في اتجاه عقارب الساعة ، ويعودون دائمًا إلى نفس المكان في نفس الوقت في مداراتهم الخاصة. ومع ذلك ، في الواقع ، الأمور محيرة: الجاذبية يمكن للكواكب الأخرى ، أو النجوم العابرة ، سحب الكواكب وإجراء تغييرات طفيفة في مداراتها.
لذلك ، فإن مدارات الكواكب مربكة بشكل طبيعي. يمكن أن يكون للتغيير الصغير عواقب وخيمة عليهم جميعًا. يتدهور النظام بمرور الوقت – مما يؤدي إلى زيادة إنتروبيا النظام.
يمكن لبلورات الوقت إبطال تأثيرات الإنتروبيا بسبب مبدأ ميكانيكا الكم يُعرف باسم “توطين المواد المتعددة”. عندما تشعر ذرة بقوة ما في بلورة زمنية ، فإنها تؤثر فقط على تلك الذرة. لذلك ، يعتبر التغيير محليًا (عبر النظام) وليس عالميًا. نتيجة لذلك ، لا يصبح النظام مشوشًا ويسمح للذبذبات المتكررة بالاستمرار ، من الناحية النظرية ، بشكل دائم.
قال صموئيل آتي ، محاضر في الفيزياء وباحث في جامعة لانكستر في المملكة المتحدة: “يعلم الجميع أن آلات الحركة الدائمة مستحيلة”. تقرير. “ومع ذلك ، في فيزياء الكم ، تكون الحركة الدائمة صحيحة طالما أننا نغلق أعيننا.”
يشير Atti ، الذي قاد البحث ، إلى مبدأ عدم اليقين لدى Heisenberg ، والذي يشير إلى كيفية انخفاض نشاط الموجة الكمومية عند ملاحظة نظام كمي وقياسه. نظرًا لخصائصها الميكانيكية الكمومية ، يمكن أن تعمل بلورات الوقت بكفاءة 100٪ فقط إذا تم عزلها تمامًا عن البيئة. يحد هذا المطلب من مقدار الوقت الذي يمكن ملاحظته حتى يتم كسرها تمامًا نتيجة لانهيار وظيفة الموجة.
ومع ذلك ، نجح فريق Atti في الانضمام إلى بلورات الوقت عن طريق تبريدها إلى مستوى معين الهليوم 3، نظير الهيليوم. يعتبر الهليوم 3 خاصًا لأنه عند تبريده إلى درجة حرارة أعلى من الصفر المطلق (ناقص 459.67 درجة فهرنهايت أو ناقص 273 درجة مئوية) ، يصبح النظير مائعًا فائقًا لا يمكن تصنيعه من العديد من المواد. في السائل الفائق ، توجد لزوجة صفرية ، لذلك لا تُفقد الطاقة الحركية من خلال الاحتكاك ، مما يسمح للحركات – مثل الذرات في بلورة زمنية – بالاستمرار إلى أجل غير مسمى.
قام فريق Atti ، الذي كان يعمل في جامعة Alto في فنلندا ، بمعالجة ذرات الهيليوم 3 لإنشاء بلورتين زمنيتين تتفاعلان مع بعضهما البعض. علاوة على ذلك ، لاحظوا هذا الاندماج البلوري الزمني لحوالي 1000 ثانية (حوالي 17 دقيقة) ، أي ما يعادل بلايين المرات من التذبذب أو الحركة الدورانية للذرات ، قبل أن تتعطل وظيفة الموجة للبلورات.
قالت أودري: “اتضح أن الجمع بين الاثنين يعمل بشكل جميل”.
النتائج تخلق بحثًا واعدًا لتطوير وظيفة كاملة كمبيوتر الكم. بتات النظام العادي هي ثنائية – 1V أو 0V ، تشغيل أو إيقاف – معدل المعالجة أجهزة الكمبيوتر الكمومية إنه سريع جدًا لأنهم يستخدمون “كيوبيد” وهما 1 و 0 ويتم تشغيلهما وإيقاف تشغيلهما في نفس الوقت. تتمثل إحدى طرق إنشاء نظام كمي في الجمع بين بلورات زمنية لا حصر لها ، كل منها مصمم ليعمل كحاف. لذلك ، شكلت هذه التجربة الأولى لدمج البلورات مرتين لبنة البناء الأساسية للنظام الكمومي.
أظهرت الاختبارات السابقة بالفعل أن البلورات يمكن أن تعمل في بعض الوقت في درجة حرارة الغرفة ، ولكن يجب تبريدها إلى الصفر المطلق تقريبًا ، مما يجعل بنائها أسهل. قال فريق أوتي إن المهمة التالية ستكون إثبات أن وظائف LogicGate ، الوظائف التي تسمح للكمبيوتر بمعالجة المعلومات ، يمكن أن تعمل بين بلورتين زمنيتين أو أكثر.
نُشرت الدراسة في عدد 2 يونيو من المجلة الاتصال الطبيعي (يفتح في علامة تبويب جديدة).
تابع Keith Cooper على Twitter 21stCenturySETI تابعنا على تويتر PSpacedotcom و على فيسبوك.
“متعصب التلفزيون. مدمن الويب. مبشر السفر. رجل أعمال متمني. مستكشف هواة. كاتب.”
More Stories
ما الذي تسبب في التسارع اللاجاذبي لزائرنا المجري الأول؟
ثقب الأوزون: لماذا تحترق الحياة البرية في القطب الجنوبي في الشمس
ألمانيا نوروفيروس: أصيب ثمانمائة شخص بالمرض في مهرجان الربيع في شتوتغارت