Վաշինգտոնի համալսարանի (ԱՄՆ) գիտնականների խումբը մշակել է եզակի ժամանակային կվազիբյուրեղ՝ նյութի նոր փուլ, որտեղ մասնիկները շարժվում են խիստ կազմակերպված, բայց տարբեր տատանումների ռիթմերով։ Այս նյութը խաթարում է շարժման և ժամանակի մասին սովորական պատկերացումները: Աշխատանքը հրապարակվել է Physical Review X (PRX) գիտական ամսագրում։

Ինչ են ժամանակային բյուրեղները

Դասական բյուրեղներում, ինչպիսիք են ալմաստը կամ քվարցը, ատոմները դասավորվում են տարածության մեջ կրկնվող կարգավորված նախշով։ Ժամանակային բյուրեղները տարբերվում են նրանով, որ դրանց կառուցվածքը կազմակերպված է ոչ միայն տարածական, այլև ժամանակային չափումներում. մասնիկները տատանվում են հստակ պարբերականությամբ, հիշեցնելով մշտապես «տկտկացող» մեխանիզմ։ Սա նրանց դարձնում է յուրահատուկ բյուրեղներ չորս չափումներում՝ երեք տարածական և մեկ ժամանակային։

Ժամանակային բյուրեղների գոյությունը առաջին անգամ փորձնականորեն ապացուցվել է 2016 թվականին Մերիլենդի համալսարանում, սակայն Վաշինգտոնի համալսարանի հետազոտողները գնացին ավելի հեռու՝ ստեղծելով ավելի բարդ համակարգ՝ ժամանակային կվազիբյուրեղ։

Ինչով են ժամանակային կվազիբյուրեղները տարբերվում սովորականներից

Սովորական ժամանակային բյուրեղներում բոլոր մասնիկները տատանվում են նույն հաճախականությամբ։ Սակայն ժամանակային կվազիբյուրեղներում դրանք հետևում են տարբեր, բայց խիստ կազմակերպված ռիթմերի, հիշեցնելով երաժշտական ակորդ՝ մեկ նոտայի փոխարեն։

Սա նյութերի նոր հիմնարար հատկություն է, որն առաջացնում է մեծ հետաքրքրություն քվանտային գիտության մեջ։

«Մենք համոզված ենք, որ առաջին անգամ ստեղծել ենք իրական ժամանակային կվազիբյուրեղ», – նշել է հետազոտության առաջատար հեղինակ Գուանհույ Հեն։

Ինչպես ստեղծվեց ժամանակային կվազիբյուրեղը

Գիտնականներն օգտագործել են մի քանի միլիմետրանոց ալմաստ, որը ենթարկել են ազոտային ճառագայթահարման։ Սա հարվածել է որոշ ածխածնային ատոմներին՝ առաջացնելով մանրադիտակային դատարկություններ։ Այս դատարկություններում առկա էլեկտրոնները սկսեցին փոխազդել քվանտային մակարդակում։

Արդյունքում ալմաստում ձևավորվեց ավելի քան մեկ միլիոն միկրոդատարկություն (յուրաքանչյուրը մոտ մեկ հազարերորդ միլիմետր չափով), որոնք դարձան նոր կվազիբյուրեղի հիմնական տարրերը։ Գիտնականներն այս համակարգը ենթարկեցին միկրոալիքային իմպուլսների ազդեցությանը, ինչը համակարգված ժամանակային տատանումներ առաջացրեց։

Հնարավոր կիրառությունները

Ժամանակային բյուրեղները ունեն բարձր զգայունություն մագնիսական դաշտերի և այլ քվանտային երևույթների նկատմամբ, ինչը նրանց դարձնում է նորագույն տեխնոլոգիաների խոստումնալից բաղադրիչ։

«Ժամանակային կվազիբյուրեղի ստեղծումը կարևոր քայլ է քվանտային սենսորների և ապագայի հաշվարկային համակարգերի զարգացման համար», – ընդգծել է հետազոտության համահեղինակ Չոնգ Զուն։

Այս հայտնագործությունը կարող է մեծ դեր ունենալ քվանտային էլեկտրոնիկայի մեջ՝ ապահովելով ավելի կայուն տվյալների պահպանման և մշակման համակարգեր։