De volgende revolutie in quantumland: Tijdkristallen

6 reacties

Tijdkristallen zijn atomen die zichzelf in de tijd herhalen, in tegenstelling tot ruimtelijke kristallen waarbij atomen in een 3d-rooster georganiseerd zijn. Dit klinkt onmogelijk, en tot voor kort werd ook gedacht dat dit zo was. De atomen kunnen namelijk zelfs roteren of oscillleren(draaien of trillen) in hun grondtoestand, waarin ze zo min mogelijk energie bevatten.


De blauwe lijn is de trilling van een tijdkristal, zonder toegevoegde energie.

Dit zou betekenen dat ze een vorm van eindeloze beweging zonder toegevoegde energie mogelijk zouden maken, wat volgens de wetten van de thermodynamica niet mogelijk is. Toch is het bestaan van deze tijdkristallen aangetoond, waarbij de tweede wet van de thermodynamica en het concept van entropie min of meer genegeerd blijkt te worden.

Deze twee termen komen er op neer dat een systeem na verloop van tijd steeds meer ontregeld raakt, en dat dit niet volledig omkeerbaar is. In een tijdkristal kan echter één atoom beïnvloed worden zonder dat het hele systeem aangepast wordt. Dit kan alleen als de tijdkristallen volledig geïsoleerd zijn van hun omgeving.


Het vat waarin de tijdkristallen gevormd zijn.

Een team van onderzoekers van de Universiteit van Lancaster en de Finse Universiteit van Aalto heeft een paper genaamd "Nonlinear two-level dynamics of quantum time crystals" gepubliceerd in Nature. Daarin word beschreven hoe twee tijdkristallen gecreëerd zijn van helium-3, met een temperatuur die 0,0001K boven het absolute nulpunt van -273,15 graden Celsius ligt. Doordat helium supervloeibaar wordt bij deze temperatuur gaat er geen energie verloren aan wrijving. De tijdkristallen konden gedurende ruim 15 minuten verbonden en geobserveerd worden.

Dit biedt mogelijkheden voor de volgende grote revolutie in quantum computing. Op deze manier zou namelijk een netwerk van qubits die extreem weinig energie verbruiken gegenereerd kunnen worden. De volgende stap van de onderzoekers is het demonstreren dat logische operaties uitgevoerd kunnen worden op deze tijdkristallen. De toegevoegde complexiteit van de extreem lage temperaturen kan op termijn mogelijk ook weggenomen worden. Eerder is namelijk al aangetoond dat tijdkristallen ook bij kamertemperatuur kunnen bestaan.

Bronnen: PC Games Hardware, Space

« Vorig bericht Volgend bericht »
0