Cristal de Tiempo
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Cristal de tiempo. Los cristales de tiempo extienden la simetría tridimensional ordinaria vista en los cristales para incluir la cuarta dimensión del tiempo; un cristal de tiempo rompe espontáneamente la simetría de traslación en el tiempo. El patrón del cristal no se repite en el espacio, sino en el tiempo, lo que permite notablemente que el cristal esté en movimiento perpetuo. 3? Los cristales de tiempo están estrechamente relacionados con los conceptos de energía del punto cero y el efecto Casimir dinámico 5?
En 2016 Norman Yao y sus colegas de la Universidad de California en Berkeley presentó una propuesta concreta que permitiría crear cristales de tiempo en el ambiente de laboratorio. 7? Los esquemas de Yao entonces fueron utilizados por dos equipos, un grupo dirigido por Christopher Monroe en la Universidad de Maryland 8? y un grupo dirigido por Mikhail Lukin en la Universidad de Harvard, 10? y ambos fueron capaces de crear con éxito un cristal de tiempo. Ambos experimentos han sido aceptados para publicación en revistas revisadas por pares.11?
Se cree que los cristales de tiempo exhiben orden topológico, un fenómeno emergente, en el que las correlaciones no locales codificados en la función de onda completa de un sistema permiten la tolerancia a fallos contra perturbaciones, lo que permite estados cuánticos para estabilizar contra los efectos de decoherencia cuántica que suelen limitar su vida útil. La prevención de la decoherencia tiene una amplia gama de implicaciones: la eficiencia de algunas tareas de teoría de la información y termodinámica cuántica puede ser mejoradas grandemente cuando se utiliza estados cuánticos correlacionados. También los cristales de tiempo podrían dar una comprensión más profunda de la teoría del tiempo.
Cristales de espacio-tiempo experimentales
En octubre de 2016, investigadores en la Universidad de Maryland, afirmaron haber creado el primer cristal de tiempo discreto. 22? Utilizando la idea de la propuesta de marzo, atraparon una cadena de iones 171Yb+ (ytterbium) en una trampa de Paul, confinados por campos electromagnéticos de radio frecuencia. Uno de los dos estados de espín fue seleccionado por un par de rayos de láser. Los láseres fueron pulsados, con la forma del pulso controlado por un modulador acusto-óptico usando la ventana de Tukey para evitar demasiada energía en la frecuencia óptica incorrecta. Los estados de electrón hiperfinos son llamados 2S1/2 |F=0, mF = 0? and |F = 1, mF = 0?. Los diferentes niveles de energía de estos son muy cercanos, separados por 12.642831 GHz. Diez iones enfriados por doppler fueron usados en una línea de 0.025 mm de largo. Los iones estaban acoplados entre ellos. Los investigadores observaron una oscilación subatómica. El experimento también mostró la "rigidez" del cristal de tiempo, donde la frecuencia de oscilación permanecía sin cambios incluso cuándo el cristal de tiempo fue perturbado. Sin embargo, si la perturbación era demasiado grande, el cristal de tiempo se "fundía" y perdía su oscilación. 23?
Cristales de Tiempo en la atualidad
Un equipo de investigadores de Alemania y Polonia, acaban de lograr filmar un cristal de tiempo a temperatura ambiente.
El experimento fue realizado por el Instituto Max Planck de Sistemas Inteligentes, Heisenbergstr, por la facultad de física de la Universidad Adam Mickiewicz, por el Instituto de Física Molecular, Academia Polaca de Ciencias, Mariana Smoluchowskiego y por el Centro Helmholtz de Materiales y Energía de Berlín, Albert-Einstein-Str. 15, 12489 Berlín, Alemania.
Transcribimos aquí el resumen de los publicadores del experimento.
«El concepto de cristales de espacio-tiempo (STC), es decir, la ruptura de la simetría de traslación en el tiempo y el espacio, se propuso recientemente y se demostró experimentalmente para sistemas cuánticos. Aquí, transferimos este concepto a magnones y demostramos experimentalmente un STC impulsado a temperatura ambiente. El STC se realiza mediante un fuerte bombeo de microondas homogéneo de una franja de permalloy (Py) del tamaño de una micra y se obtiene una imagen directa mediante microscopía de rayos X de transmisión de barrido (STXM). Para una comprensión fundamental de la formación del STC, las simulaciones micromagnéticas se adaptan cuidadosamente para modelar los hallazgos experimentales. Más allá de la mera generación de un STC, observamos la formación de una estructura de banda magnónica debido al plegado hacia atrás de los modos en los límites de la zona Brillouin del STC. Mostramos interacciones de magnones con el STC que aparecen como dispersión reticular, lo que da como resultado la generación de ondas de giro ultracortas (SW) hasta longitudes de onda de 100 nm que no pueden describirse mediante relaciones de dispersión clásicas para la excitación SW lineal. Esperamos que los STC a temperatura ambiente sean útiles para investigar la física de ondas no lineales, ya que pueden generarse y manipularse fácilmente para controlar sus estructuras de bandas espaciales y temporales»
Las implicaciones de haber creado a temperatura ambiente un Móvil Perpetuo son inconmensurables. Suenan a ciencia ficción, pero aquí lo tenemos y las aplicaciones podrían ser desde computación cuántica, hasta sistemas infinitos de energía. No se asuste por este término, que eso es un Perpetuum Mobile.
