კაცობრიობამ კიდევ ერთი ნაბიჯი გადადგა დროის კრისტალების პრაქტიკული მიზნებით გამოყენებისკენ.
ახალ ექსპერიმენტულ კვლევაში, მეცნიერებმა ოთახის ტემპერატურის დროის კრისტალი მიიღეს სისტემაში, რომელიც მისი გარემოდან იზოლირებული არ არის.
მკვლევართა განცხადებით, ეს გზას უხსნის ჩიპის მასშტაბის დროის კრისტალებს, რომელთა გამოყენებაც შესაძლებელი იქნება რეალურ სამყაროში, იმ ფართო ლაბორატორიული აღჭურვილობის მიღმა, რომლებიც მათი მუშაობის შენარჩუნებისთვის არის საჭირო.
„როდესაც შენს ექსპერიმენტულ სისტემას მის მიმდებარე გარემოსთან ენერგიის გაცვლა აქვს, მიმოფანტვა და ხმაური ხელჩაკიდებული მუშაობენ დროებითი წესრიგის დასარღვევად. ჩვენს ფოტონურ პლატფორმაში, სისტემამ ამყარებს ბალანსს მოგებასა და დანაკარგს შორის, რათა წარმოქმნას და შეინახოს დროის კრისტალები“, — ამბობს კალიფორნიის უნივერსიტეტის ინჟინერი ჰოსეინ ტაჰერი.
დროის კრისტალები, რომლებსაც ზოგჯერ სივრცე-დროის კრისტალებსაც უწოდებენ და რომელთა არსებობაც მხოლოდ რამდენიმე წლის წინ დამტკიცდა, იმდენად მომაჯადოებელი რამეა, რამდენადაც ამას სახელიც მიუთითებს. წარმოადგენს მატერიის ფაზას, რომელიც უფრო ჩვეულებრივ კრისტალებს ჰგავს, მაგრამ ერთი ძლიერ მნიშნელოვანი დამატებითი თვისებით.
ჩვეულებრივ კრისტალებში, შემადგენელი ატომები განლაგებულია ფიქსირებულ, სამგანზომილებიან ბადის სტრუქტურაში; ამის კარგი მაგალითია ალმასისა და კვარცის ატომური ბადის სტრუქტურა. ეს განმეორებადი სივრცული გისოსები შეიძლება ერთმანეთისგან განსხვავდებოდნენ კონფიგურაციით, მაგრამ მოცემულ ფორმაციაში ისინი ძლიერ არ მოძრაობენ; მეორდებიან მხოლოდ სივრცულად.
დროის კრისტალებში ატომები ცოტა სხვანაირად იქცევიან. ირხევიან, ჯერ ერთი მიმართულებით ბრუნავენ, შემდეგ მეორე. ეს რხევები, რასაც „წიკწიკს“ უწოდებენ, ჩაკეტილია რეგულარულ და კონკრეტულ სიხშირეზე. თუ ჩვეულებრივი კრისტალების სტრუქტურა სივრცეში მეორდება, დროის კრისტალებში ის სივრცესა და დროში მეორდება.
დროის კრისტალების შესასწავლად, მეცნიერები ხშირად იყენებენ მაგნონის კვაზინაწილაკების ბოზე-აინშტაინის კონდენსატს. ეს მათ წარმოუდგენლად დაბალ ტემპერატურას უნარჩუნებს, აბსოლუტურ ნულთან ძალიან ახლოს. ამისათვის კი საჭიროა ძლიერ სპეციალიზებული, დახვეწილი ლაბორატორიული აღჭურვილობა.
ახალ კვლევაში, ტაჰერიმ და მისმა ჯგუფმა დროის კრისტალი სუპერგაციებია გარეშე შექმნა. მათი დროის კრისტალები მთლიანად ოპტიკური კვანტური სისტემები იყო, რომლებიც ოთახის ტემპერატურაზე შექმნეს. პირველ რიგში აიღეს ციცქნა მიკრორეზონატორი — მაგნიუმის ფთორიდი მინისგან დამზადებული ერთი მილიმეტრი დიამეტრის მქონე დისკო. შემდეგ ეს ოპტიკური მიკრორეზონატორი ორი ლაზერის სხივებით დაბომბეს.
ორი ლაზერის სხივების მიერ წარმოქმნილი თვითშენახვადი სუბჰარმონიული წვეტები (სოლიტონები), დროის კრისტალების შექმნაზე მიუთითებდა. სისტემა წარმოქმნის მბრუნავ სივრცულ გისოსთა ხაფანგს ოპტიკური სოლიტონებისთვის, რომლებიც შემდეგ პერიოდულობას ავლენენ.
ოთახის ტემპერატურაზე სისტემის ერთიანობის შესანარჩუნებლად, მკვლევართა ჯგუფმა თვითინექციის ჩაკეტვა გამოიყენა, მეთოდი, რომელიც უზრუნველყოფს ლაზერის მწარმოებლურობის შენარჩუნებას გარკვეულ ოპტიკურ სიხშირეზე. მკვლევართა განცხადებით, ეს იმას ნიშნავს, რომ შესაძლებელია სისტემის გატანა ლაბორატორიიდან და საველე მოხმარებისთვის გამოყენება.
ამ სისტემას აქვს დროის კრისტალთა თვისებების სამომავლო კვლევების პოტენციალი, მაგალითად, ფაზური გადასვლებისა და დროის კრისტალთა ურთიერთქმედებების; ამას გარდა, სისტემა შეიძლება გამოვიყენოთ თავად დროის ახალი გაზომვებისთვის. ერთ მშვენიერ დღეს, დროის კრისტალები შეიძლება კვანტურ კომპიუტერებშიც გამოვიყენოთ.
„იმედი გვაქვს, რომ ამ ფოტონურ სისტემას უმაღლესი სტაბილურობით გამოვიყენებთ კომპაქტურ და მსუბუქ რადიოსიხშირულ წყაროებში, ისევე, როგორც დროის უზუსტესად აღრიცხვაში“, — ამბობს კვლევის ავტორი, კალიფორნიის უნივერსიტეტის ინჟინერი ჰოსეინ ტაჰერი.
კვლევა Nature Communications-ში გამოქვეყნდა.
მომზადებულია news.ucr.edu-სა და ScienceAlert-ის მიხედვით.
