Wissenschaftler haben gerade einen weiteren Schritt in Richtung praktischer Zeitkristalle gemacht. Neue experimentelle Arbeiten machten es möglich, einen Zeitkristall bei Raumtemperatur in einem System zu erhalten, das nicht von der Umgebung isoliert ist. Dies, so die Forscher, ebnet den Weg für die Herstellung von Zeitkristallen im Chipmaßstab, die in realen Umgebungen verwendet werden können, weit entfernt von der teuren Laborausrüstung, die für ihren Betrieb erforderlich ist.
Zeitkristalle, manchmal auch Raumzeitkristalle genannt, deren Existenz erst vor wenigen Jahren bestätigt wurde, sind so faszinierend wie ihr Name. Sie sind eine Materiephase, die gewöhnlichen Kristallen sehr ähnlich ist, mit einer sehr wichtigen zusätzlichen Eigenschaft. In gewöhnlichen Kristallen sind die Atome in einer festen dreidimensionalen Gitterstruktur angeordnet – ein gutes Beispiel ist das Atomgitter von Diamant oder Quarz. Diese sich wiederholenden Gitter können in ihrer Konfiguration variieren, aber innerhalb einer gegebenen Formation bewegen sie sich nicht sehr viel, sie wiederholen sich nur räumlich.
In temporären Kristallen verhalten sich Atome etwas anders. Sie oszillieren, drehen sich zuerst in eine Richtung und dann in die andere. Diese Schwingungen sind auf eine regelmäßige und spezifische Frequenz festgelegt. Wenn sich die Struktur gewöhnlicher Kristalle im Raum wiederholt, dann wiederholt sie sich in Zeitkristallen in Raum und Zeit. Wissenschaftler verwenden häufig Bose-Einstein-Kondensate von Magnon-Quasiteilchen, um Zeitkristalle zu untersuchen. Sie müssen bei extrem niedrigen Temperaturen gelagert werden, sehr nahe am absoluten Nullpunkt. Dies erfordert eine sehr spezialisierte, ausgeklügelte Laborausrüstung.
In seinem neuen Forschung Wissenschaftler schufen einen temporären Kristall ohne Unterkühlung. Ihre Zeitkristalle waren rein optische Quantensysteme, die bei Raumtemperatur erzeugt wurden. Um die Integrität des Systems bei Raumtemperatur aufrechtzuerhalten, verwendete das Team Self-Injection-Locking, eine Technik, die sicherstellt, dass am Laserausgang eine bestimmte optische Frequenz aufrechterhalten wird. Das bedeutet, dass das System aus dem Labor herausgebracht und für Feldanwendungen verwendet werden kann, sagen die Forscher.
Zusätzlich zu potenziellen zukünftigen Studien von Zeitkristalleigenschaften wie Phasenübergängen und Zeitkristallwechselwirkungen kann das System für neue Zeitmessungen selbst verwendet werden. Zeitkristalle können in Quantencomputer integriert werden.
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