Науковці створили нову фазу матерії

Вчені створили нову фазу матерії — “рондо-кристал часу” (ron­deau time crys­tal), використовуючи алмаз як квантовий симулятор. Це відкриття, опубліковане в журналі Nature Physics, демонструє, як у квантовій системі може одночасно співіснувати довготривалий часовий порядок і короткочасний безлад — явище, яке раніше не спостерігалося у природі.

Кристали часу відрізняються від звичайних тим, що їхня структура повторюється не в просторі, а в часі — вони осцилюють із постійною періодичністю, залишаючись стабільними, замість того щоб споживати енергію. Теоретично такі системи можуть стати ідеально стабільними квантовими пам’яттями або безпомилковими елементами квантових обчислень.

Нову фазу назвали “рондо-кристалом” за аналогією з музичною формою ron­deau — твором із повторюваною темою та варіаціями. “У мистецтві, як і в природі, порядок і варіації часто співіснують — і саме це ми відтворили у квантовій системі”, — пояснив Лео Мун, аспірант Каліфорнійського університету в Берклі та співавтор роботи.

Для створення кристала дослідники використали атомні дефекти в алмазі — так звані центри азот-вакансії (NV-cen­ters). Коли їх освітлювали лазером, атоми ставали спін-поляризованими, а подальші мікрохвильові імпульси формували періодичні коливання. Додавши спеціальні “захисні” імпульси, команда змогла утримати цей стан стабільним у часі, створивши структуру, яка ритмічно повторюється, але водночас містить мікроскопічний безлад.

Автори зазначають, що принцип, використаний для створення рондо-кристала часу, можна застосувати й до інших матеріалів, не лише до алмазу. Дослідження відкриває новий напрям у вивченні часових фаз матерії, який може в майбутньому змінити підхід до стабілізації квантових систем і наблизити створення практичних квантових комп’ютерів.