Авторитетные научные журналы, такие как «Квант», и популярные издания, включая Next Web и Live Science, сообщают о создании кристалла времени – структуре, демонстрирующей вечное движение без затрат энергии. Live Science отмечает, что это открытие может навсегда изменить физику.
Что такое временные кристаллы?
Временные кристаллы – это структуры, которые постоянно движутся без внешнего источника энергии. Это состояние вещества разрушает традиционные представления о его свойствах.
Аналогия с монетами
Для сравнения: возьмем множество монет (орёл – оранжевый, решка – белый), поместим их в коробку и изолируем от внешнего мира. После многократного встряхивания соотношение орлов и решек приблизится к 50/50 – система достигнет равновесия. Квантовые объекты (кубиты) ведут себя иначе. Под воздействием (например, микроволнового излучения) они меняют состояние. Четное число воздействий возвращает систему в исходное состояние, нечетное – переворачивает. Кубиты совершают периодическое движение, никогда не достигая равновесия, становясь временными кристаллами.
Временные кристаллы и симметрия
Временной кристалл спонтанно нарушает симметрию сдвига во времени. Хотя законы физики неизменны во времени, временной кристалл постоянно меняет своё состояние. Это аналогично обычным кристаллам, где атомы упорядочены в пространстве, только порядок во временном кристалле повторяется во времени.
Стабильность временных кристаллов
В реальности временной кристалл ослабевает со временем, приближаясь к равновесию из-за несовершенной изоляции от внешнего мира. Частицы кристалла не связаны так прочно, как атомы в обычных материалах, поэтому внешние воздействия выбивают их из «запомненного» состояния.
Эксперименты Google
Эксперименты на квантовом компьютере Google Quantum AI показали, что стабильность временных кристаллов зависит от изоляции. Хорошая изоляция позволяет сохранить вечное движение. Временной кристалл не нарушает, а обходит второй закон термодинамики, находясь в изолированной системе, где энтропия не увеличивается.
Прорыв и будущее
Получение стабильного временного кристалла на квантовом компьютере – это прорыв, демонстрирующий возможность существования таких структур и описывающий методику их создания, доступную для воспроизведения другими учёными. Это открывает новые горизонты в физике.