นักฟิสิกส์สร้างผลึกเวลาที่ไม่ต่อเนื่องในเครื่องจำลองควอนตัมที่ตั้งโปรแกรมได้

ผลึกเวลาเป็นระบบควอนตัมพิเศษที่แสดงระยะเวลาในช่วงเวลา เช่นเดียวกับวัสดุผลึกที่มีคาบในอวกาศ ตั้งแต่ พ.ศ. 2555 เมื่อมีการเสนอระบบนี้เป็นครั้งแรกในทางทฤษฎีหลายกลุ่มได้สร้างระบบทดลองที่แสดงให้เห็นถึงคุณลักษณะที่สำคัญของผลึกเวลา แต่ผลลัพธ์เหล่านี้ขาดวิธีการทำให้เฟสผลึกเวลามีความเสถียรโดยทั่วไป ขณะนี้ทีมนักวิจัยนานาชาติได้ก้าวไปไกลกว่าการทดลองครั้งก่อนๆ 

ด้วยการสร้าง

ผลึกเวลาชนิดหนึ่ง จากสายโซ่ของควอนตัมบิต (qubits) แบบหมุนที่ตั้งโปรแกรมได้ ระบบใหม่นี้แสดงปรากฏการณ์ที่เรียกว่าการโลคัลไลเซชันหลายเรือนร่าง ซึ่งป้องกันไม่ให้ DTC ร้อนขึ้นและถูกทำให้ร้อนขึ้น และถือเป็น “ปืนพ่นควัน” ที่แสดงสถานะเป็นคริสตัลบอกเวลาของแท้  แม้ว่าคริสตัลของเวลา

โดยทั่วไปจะคล้ายคลึงกับคริสตัลเชิงพื้นที่ในแง่ของการแสดงช่วงเวลาข้ามมิติ แต่ช่วงเวลาของ DTC นั้นแตกต่างกันเล็กน้อย โดยเฉพาะอย่างยิ่ง พฤติกรรมของ DTC ทำซ้ำตัวเองในช่วงจำนวนเต็มทวีคูณ (ด้วยเหตุนี้จึงเรียกว่า “ไม่ต่อเนื่อง”) ของช่วงเวลาที่บังคับให้เปลี่ยนสถานะควอนตัม

เพื่อให้มีคุณสมบัติเป็นไทม์คริสตัล ระบบต้องเป็นไปตามเกณฑ์สองข้อ: ระบบต้องทนทานต่อความผันผวน (คล้ายกับคริสตัลปกติ) และพลังงานที่ขับเคลื่อนจะต้องไม่ทำให้เกิดความร้อนขึ้น ข้อกำหนดที่สองนี้กำหนดเงื่อนไขพิเศษในระบบ เนื่องจากในขณะที่ระบบทางกายภาพส่วนใหญ่ดูดซับพลังงาน

เพื่อเข้าสู่สมดุลทางความร้อน ความร้อนดังกล่าวนำไปสู่การทำลายระบบวิธีหลีกเลี่ยงสิ่งนี้เรียกว่าการแปลหลายร่างกาย (MBL) ซึ่งโดยพื้นฐานแล้วหมายถึงการสร้างระบบหลายร่างกายซึ่งมีความผิดปกติจำนวนหนึ่งเกิดขึ้น แม้ว่าอนุภาคภายในระบบดังกล่าวจะจับคู่กับสถานะต่างๆ กัน แต่พวกมันก็ทำเช่นนั้น

ด้วยความแปรผันแบบสุ่ม ซึ่งนำไปสู่การรบกวนแบบทำลายล้าง ความผิดปกตินี้จึงป้องกันไม่ให้ระบบร้อนขึ้น รักษาความเสถียร หมุนใหม่ในการศึกษาล่าสุดซึ่งตีพิมพ์ (ความร่วมมือระหว่างในเนเธอร์แลนด์) มหาวิทยาลัยแห่งแคลิฟอร์เนีย เบิร์กลีย์ และบริษัทเพชรอุตสาหกรรมจากการหมุนของนิวเคลียร์

ในอะตอม

ของคาร์บอน-13 ซึ่งอยู่ใกล้กับข้อบกพร่องในตาข่ายคริสตัลของเพชร ข้อบกพร่องเหล่านี้เรียกว่าศูนย์ไนโตรเจน (NV) และการหมุนแบบอิเล็กทรอนิกส์สามารถควบคุมได้โดยใช้เทคนิคทางแสง ความสามารถนี้ช่วยให้การหมุนของนิวเคลียสในอะตอมของคาร์บอน-13 ที่อยู่ใกล้เคียงได้รับการแก้ไขเช่นกัน

 หมายความว่าการหมุนของนิวเคลียร์ทำหน้าที่เป็น qubits ที่แยกได้ดีพร้อมสถานะควอนตัมที่ทั้งควบคุมและตรวจจับได้ เพื่อให้เป็นไปตามเกณฑ์สำหรับ MBL ระบบควรมีความผิดปกติ ระบบสปินไดมอนด์ทำสิ่งนี้ได้เนื่องจากตำแหน่งของสปินนิวเคลียร์ของคาร์บอน-13 ภายในแลตทิซไม่ได้ถูกสั่ง

เพื่อสร้างสถานะเริ่มต้นของระบบ นักวิจัยได้ตั้งค่าโพลาไรเซชันของการหมุนนิวเคลียร์ทั้งหมดให้เหมือนกัน จากนั้นพวกเขาเลือกเปลี่ยนสถานะเหล่านี้โดยการใช้พัลส์คลื่นวิทยุ (RF) หลังจากผ่านไปหนึ่งรอบ พวกเขาเรียกสถานะเริ่มต้นของระบบ หมายความว่าวงจรสามารถเริ่มต้นใหม่ได้อีกครั้ง 

ช่วงเวลา

ของวัฏจักรนี้เป็นสองเท่าของช่วงเวลาของการขับพัลส์ RF ซึ่งเป็นลักษณะเฉพาะของพฤติกรรม DTC และนักวิจัยพบว่าสามารถรักษารูปแบบได้มากกว่า 800 รอบ รวมเป็นเวลาแปดวินาที อย่างไรก็ตาม ลายเซ็น DTC ที่สำคัญมาจากการเปลี่ยนแปลงสถานะเริ่มต้นของระบบหลายร่างกาย

และเกิดวงจรซ้ำ โดยไม่คำนึงถึงสถานะเริ่มต้นของระบบ การทดลองทำให้เกิด DTC ที่เสถียรเวลาที่สมบูรณ์แบบนักฟิสิกส์ QuTech ซึ่งเป็นผู้นำการวิจัยกล่าวว่าความเสถียรของผลึกเวลาเชื่อมโยงกับคำถามพื้นฐานในกลศาสตร์สถิติที่ไม่สมดุล “งานนี้ให้ข้อมูลเชิงทดลองเกี่ยวกับปริศนาดังกล่าว 

และช่วยวางรากฐานสำหรับการทำความเข้าใจสถานการณ์ที่คริสตัลแห่งเวลาปรากฏขึ้นและลายเซ็นที่สังเกตได้คืออะไร” เขากล่าว เขาตั้งข้อสังเกตว่าการทำงานร่วมกันอื่นได้รายงานผลลัพธ์ที่คล้ายกันใน โดยใช้ตัวประมวลผลควอนตัมตามคิวบิตตัวนำยิ่งยวด “เป็นเรื่องน่าตื่นเต้นที่ได้เห็นความก้าวหน้า

ในการทดลองสองครั้งเกิดขึ้นหลังจากนั้นไม่นาน” เขากล่าว “ผลลัพธ์ทั้งสองอย่างเสริมกัน: พวกเขาใช้ควิบิตมากกว่าสองเท่า แต่คริสตัลแห่งเวลาของเรามีอายุยืนยาวกว่าสิบเท่า”สำหรับงานในอนาคต ชี้ให้เห็นว่า “โดยหลักการแล้วผลึกแห่งกาลเวลาที่แยกได้อย่างสมบูรณ์สามารถมีชีวิตอยู่ได้ตลอดไป 

ดังนั้นการยืดอายุคือขั้นตอนต่อไปของเรา” ในการตรวจสอบการตั้งค่าต่างๆ ที่พฤติกรรมของผลึกเวลาเกิดขึ้น เขาและเพื่อนร่วมงานต้องการศึกษาสิ่งที่เกิดขึ้นในระบบ 3 มิติ (แทนที่จะเป็นกรณี 1 มิติที่กล่าวถึงในที่นี้) รวมทั้งในขั้นตอนการขับเคลื่อนอื่นๆ ของสสาร เช่น ระยะทอพอโลยี จากมุมมองที่กว้างขึ้น 

เขาเสริมว่าตอนนี้กลุ่มมีเครื่องจำลองควอนตัมใหม่ที่ทรงพลังพร้อมการควบคุมส่วนบุคคลสำหรับคิวบิตทั้งหมด ซึ่งสามารถใช้เพื่อตรวจสอบ “ปัญหาที่น่าสนใจมากมายในฟิสิกส์หลายร่างกายและสาขาอื่นๆ”

ปีเตอร์ แฮนนาฟอร์ดนักฟิสิกส์แห่งมหาวิทยาลัยเทคโนโลยี ในเมลเบิร์น ประเทศออสเตรเลีย 

ซึ่งไม่ได้มีส่วนร่วมในงานวิจัยนี้ อธิบายว่าผลการวิจัยมีความสำคัญต่อสาขาของผลึกเวลา เนื่องจากทีมที่นำโดย QuTech ได้แสดงให้เห็นอย่างชัดเจนว่า DTC ที่แปลเป็นภาษาท้องถิ่นได้หลายอย่างสำหรับ ครั้งแรก. เขาแนะนำว่าผลการทดลองที่รายงานก่อนหน้านี้เกี่ยวกับ DTC ที่ใช้ระบบสปินมีแนวโน้ม

ที่จะเสถียรโดยผลกระทบจากอุณหภูมิล่วงหน้า หรือมิฉะนั้นก็ไม่ได้ใช้ความผิดปกติ สำหรับงานในอนาคต เขาตั้งข้อสังเกตว่าการศึกษานี้และผลลัพธ์ที่คล้ายคลึงกันในปัจจุบันบน arXiv ทั้งสองมีไซต์โครงข่ายชั่วคราวสองแห่ง “ความท้าทายที่น่าตื่นเต้นสำหรับอนาคตคือการสำรวจ DTC ที่ใหญ่ขึ้นด้วยไซต์โครงข่ายชั่วคราว 100 แห่งหรือมากกว่านั้น” เขากล่าว “สิ่งเหล่านั้นเหมาะสำหรับการศึกษา

Credit : เว็บสล็อตแท้ / สล็อตเว็บตรงไม่ผ่านเอเย่นต์