Dois Cristais de Tempo Foram Conectados com Sucesso Pela Primeira Vez

O maravilhoso passo dado pelos físicos

Os físicos acabam de dar um passo maravilhoso em relação aos dispositivos quânticos que parecem ser algo fora da ficção científica.

Pela primeira vez, conjuntos isolados de partículas agindo como estados incomuns da matéria conhecidos como cristais do tempo foram conectados em um sistema único e avançado que poderia ser extremamente útil na computação quântica.

Após a primeira observação da interação entre cristais de dois tempos, explicada em um artigo dois anos antes, este é o seguinte passo em direção ao potencial aproveitamento de cristais de tempo para objetivos experimentais, como o processamento de informações quânticas.

Os cristais de tempo, que acabaram de ser oficialmente descobertos e confirmados, em 2016, já foram considerados fisicamente inviáveis. Eles são uma fase da matéria muito semelhante aos cristais típicos, mas para uma propriedade adicional, peculiar e muito única.

Em cristais regulares, os átomos estão organizados em uma estrutura de grade tridimensional fixa, como a malha atômica de um diamante ou cristal de quartzo. Estas grades de repetição podem ser diferentes na configuração, mas qualquer movimento que elas exibem vem exclusivamente de empurrões externos.

Com o tempo, os cristais, os átomos agem de forma um pouco diferente. Eles mostram padrões de movimento no tempo que não podem ser tão facilmente explicados por um empurrão ou empurrão externo. Oscilações descritas como “tiquetaque”, são travadas a frequência regular e específica.

Em teoria, os cristais de tempo atingem seu estado de energia mais baixo possível, referido como o estado do solo, e são consequentemente estáveis e coerentes durante longos períodos de tempo. Assim, onde a estrutura dos cristais regulares se repete no espaço, nos cristais de tempo, ela se repete no espaço e no tempo, exibindo assim um movimento perpétuo do estado do solo.

Samuli Autti fala em nome dos físicos

“Todos sabem que máquinas de movimento perpétuo não são possíveis”, afirma o físico e autor principal Samuli Autti do Lancaster College, no Reino Unido.

“No entanto, em física quântica, o movimento perpétuo está bem, desde que mantenhamos os olhos fechados”. Ao passar por esta fenda, podemos fazer cristais do tempo”.

Os cristais do tempo com os quais o grupo tem trabalhado têm a ver com quasipartículas chamadas magnons. Os magnons não são partículas verdadeiras, mas consistem na excitação coletiva do giro dos elétrons, como uma onda que se propaga por uma malha de giros.

Os magnons aparecem quando o hélio-3, um isótopo estável de hélio com 2 prótons, mas apenas um nêutron – é resfriado até um décimo de grau de zero absoluto.

Isto forma o que é chamado de superfluido da fase B, um fluido de viscosidade zero com baixa pressão.

Bose-Einstein

Neste meio, cristais do tempo criados como condensados de Bose-Einstein espacialmente distintos, cada um contendo um trilhão de quasipartículas magnéticas.

Um condensado de Bose-Einstein é gerado a partir de bósons resfriados até simplesmente uma fração sobre o zero absoluto (mas não chegando ao zero absoluto, ponto em que os átomos param de se mover).

Isto os faz afundar até seu estado mais baixo de energia, movendo-se muito lentamente e aproximando-se o suficiente para se sobrepor, fazendo uma nuvem de átomos de alta densidade que age como um “super átomo” ou onda de matéria.

Quando os dois cristais foram autorizados a se tocarem um ao outro, eles mudaram os magnons. Esta mudança influenciou a oscilação de cada cristal de tempo, desenvolvendo um único sistema com opção de funcionamento em 2 estados discretos.

Cristal de tempo operando em um sistema de dois estados

Na física quântica, os objetos que podem obter mais de um estado existem em uma mistura desses estados antes de terem sido fixados por uma simples medida. No entanto, ter um cristal de tempo operando em um sistema de dois estados proporciona uma nova e rica seleção como base para tecnologias baseadas em quantum.

Os cristais de tempo são um método justo de serem implantados como qubits, pois há muitos obstáculos a serem resolvidos primeiro. No entanto, as peças estão começando a cair no lugar.

No início deste ano, um grupo de físicos revelou que eles tinham criado com sucesso cristais de tempo de temperatura espacial que não precisam ser separados de seu ambiente.

Interações mais avançadas entre os cristais do tempo e um controle preciso exigirão um desenvolvimento maior, assim como a observação de cristais do tempo interagindo sem a necessidade de super líquidos resfriados. Entretanto, os cientistas estão esperançosos.

“Acontece que colocar dois deles juntos funciona maravilhosamente, mesmo que os cristais do tempo não devam existir em primeiro lugar”, diz Autti. “E nós já sabemos que eles também existem à temperatura ambiente”.

Leia Artigo Original em: Science Alert.