Anar al contingut

Cristal d'espai temps

De L'Enciclopèdia, la wikipedia en valencià
Diagrama de fase d'una transició de fase quàntica de segon orde

Un cristal temporal, cristal en el temps, o cristal d'espai temps és un sistema obert no equilibrat en el seu entorn que exhibix la simetria de translació de temps trencada (TTSB). És possible que un cristal de temps estiga en equilibri en el seu entorn. L'idea d'un cristal de temps va ser proposta per primera volta en 2012 pel premi Nobel i professor del MIT Frank Wilczek.[2] Els cristals temporals estenen la simetria tridimensional ordinària vista en els cristals per a incloure la quarta dimensió del temps; un cristal de temps trenca espontàneament la simetria de translació en el temps. El patró del cristal no es repetix en l'espai, sino en el temps, lo que permet notablement que el cristal estiga en moviment perpetu.[3] Els cristals temporals estan estretament relacionats en els conceptes d'energia del punt zero i l'efecte Casimir dinàmic.[5]

En 2016 Norman Yao i els seus colegues de l'Universitat de Califòrnia en Berkeley varen presentar una proposta concreta que permetria crear cristals en el temps en l'ambient de laboratori.[7] Els esquemes de Yao llavors varen ser utilisats per dos equips, un grup dirigit per Christopher Monroe en l'Universitat de Maryland[8] i un grup dirigit per Mikhail Lukin en l'Universitat d'Harvard,[10] i abdós varen ser capaços de crear en èxit un cristal temporal. Abdós experiments han segut acceptats per a publicació en revistes revisades per parells.[11]

Es creu que els cristals temporals exhibixen orde topològic, un fenomen emergent, en el que les correlació no locals codificats en la funció d'ona completa d'un sistema permeten la tolerància a fallos contra destorbament, lo que permet estats quàntics per a estabilisar contra els efectes de decoherencia quàntica que solen llimitar la seua vida útil. La prevenció de la decoherencia té una àmplia gama d'implicacions: l'eficiència d'algunes tasques de teoria de l'informació i termodinàmica quàntica pot ser millorades grandemente quan s'utilisa estats quàntics correlacionados. També els cristals en el temps podrien donar una comprensió més profunda de la teoria del temps.

Visió general

[editar | editar còdic]

L'idea va ser proposta per Frank Wilczek en 2012. La seua especulació era que una construcció tindria un grup de partícules que es mourien i periòdicament retornarien al seu estat original, potser movent-se en un círcul, i formant un cristal en el temps. Per a que eixe moviment perpetu puga treballar, el sistema no deu radiar la seua energia rotacional.[12] Este tipo de moviment és distint al de corrents persistents en un superconductor, a on el parell de Cooper rotante no són cristals temporals perque les seues funcions d'ona són homogénees, lo que significa que la simetria de translació del temps no és trencada.[13] En el sistema d'anell Wilczek, la simetria seria trencada espontàneament si la seua estat fonamental encara implicara un moviment continu.

Tongcang Li i uns atres varen propondre un sistema en ions de berili circulant en una trampa magnètica de ions prop de 10−9 K. Wilczek també va sugerir que podria ser possible un dispositiu de computació en diferents estats rotacionales representant informació, i tal volta classes diferents de ions. ya que esta construcció està en l'estat d'energia més baix, en principi podria sobreviure a la mort tèrmica de l'univers i continuar per a sempre.[14]

En maig de 2013 investigadors varen anunciar que intentarien construir un component d'un cristal d'espai temps, fent un anell rotante de ions de calcio. La seua ubicació seria llimitada per un camp elèctric, i la rotació en un estat fonamental seria forçada per un camp magnètic. Els destorbament indeseadas serien minimisades reduint la temperatura a 1 μK per mig de refredat làser. La trampa de ions seria de 100 μm d'ample. La possible rotació de l'anell de ions seria demostrada utilisant un làser per a excitar electrònicament a un dels ions atrapats.[15]


Patrick Bruno ha criticat este concepte, argumentant que l'estat rotante de Wilczek no és l'estat de fonamental del sistema. Deriva del supòsit cert de l'estat fonamental no rotante.[16] En agost de 2013 Bruno va presentar arguments que varen indicar que els sistemes d'estats fonamentals rotantes són impossibles.[17]

Haruki Watanabe i Masaki Oshikawa varen formalisar la definició de cristals d'espai temps d'un estat fonamental en a on l'únic requeriment també inclou estats en equilibri tèrmic. La definició va utilisar la correlació del paràmetro d'orde local en punts diferents en l'espai i en el temps. Esta correlació en un cristal temporal mostra una oscilació periòdica com a funció de diferència de temps inclús si el volum és incrementat a l'infinit. Després varen afirmar que la simetria de la translació en el temps no pot ser trencada, provant aixina que el cristal en el temps no existix. En l'extensió de la definició a cristals en una temperatura finita, el llímit de Lieb-Robinson és usat per a mostrar que per a intervals de temps prou menuts la correlació sobre una diferència de temps té un llímit superior que tendix a 0 a mida que s'incrementa el volum.[18][19]

Una idea similar anomenada un cristal coreogràfic ha segut proposta.[20]

En març de 2016, els investigadors Else, Bauer i Nayak varen propondre que un sistema manejat de no equilibri, cridat un "Sistema manejat Floquet-de-molts-cossos-localisats", podria haver trencat la simetria de temps.[21]

Cristals d'espai temps experimentals

[editar | editar còdic]

En octubre de 2016, investigadors en l'Universitat de Maryland, varen afirmar haver creat el primer cristal temporal discret.[22] Utilisant l'idea de la proposta de març, varen atrapar una cadena de ions 171Yb+ (ytterbium) en una trampa de Paul, confinats per camps electromagnètics de ràdio freqüència. Un dels dos estats d'espin va ser seleccionat per un parell de rajos de làser. Els làsers varen ser pulsats, en la forma del pols controlat per un modulador acusto-òptic usant la finestra de Tukey per a evitar massa energia en la freqüència òptica incorrecta. Els estats d'electró hiperfinos són cridats 2S1/2 |F=0, mF = 0⟩ i |F = 1, mF = 0⟩. Els diferents nivells d'energia d'estos són molt propencs, separats per 12.642831 GHz. Dèu ions gelats per doppler varen ser usats en una llínea de 0.025 mm de llarc. Els ions estaven acoplats entre ells. Els investigadors varen observar una oscilació subatòmica. L'experiment també va mostrar la "rigidea" del cristal temporal, a on la freqüència d'oscilació permaneixia sense canvis inclús quàn el cristal de temps era pertorbat. No obstant, si el destorbament era massa gran, el cristal temporal es "fonia" i perdia la seua oscilació.[23]


Referències

[editar | editar còdic]
  1. ↑ 1,0 1,1 Powell, 2013.
  2. ↑ Vore Plantilla:Harvp[1] i Plantilla:Harvp[1]
  3. ↑ Plantilla:Sfnm/core; Plantilla:Sfnm/core.
  4. ↑ 4,0 4,1 Sacha, 2015, p. 1.
  5. ↑ Vore Chernodub, 2012[4] i Mendonça y Dodonov, 2014[4]
  6. ↑ Plantilla:Sfnm/core.
  7. ↑ Vore Plantilla:Harvp}[6]
  8. ↑ “Observation of a discrete clave crystal” (2017). Nature 543 (7644): 217–220. doi:10.1038/nature21413. PMID 28277505. Bibcode: 2017Natur.543..217Z.
  9. ↑ Plantilla:Sfnm/core; Plantilla:Sfnm/core; Plantilla:Sfnm/core.
  10. ↑ Vore Plantilla:Harvp[9]
  11. ↑ Ouellette, 2017.
  12. ↑ «How to Build A Space-Clave Crystal». Technology Review. MIT. Archivat des d'el original, el 1 de juliol de 2012. Consultat el 18 de juliol de 2012.
  13. ↑ Physical Review Letters.109(16)doi:10.1103/PhysRevLett.109.163001.
  14. ↑ «[1]». Consultat el 17 de juliol de 2012.
  15. ↑ «Creating clave crystals with a rotating ion ring». phys.org. Consultat el 4 de maig de 2013.
  16. ↑ Physical Review Letters.110(11)doi:10.1103/PhysRevLett.110.118901.Consultat el 28 d'abril de 2013.
  17. ↑ Phys. Rev. Lett..111(7)doi:10.1103/PhysRevLett.111.070402.Consultat el 26 de novembre de 2013.
  18. ↑ «Physicists propose new definition of clave crystals—then prove such things don't exist». phys.org.
  19. ↑ Physical Review Letters.114(25)
    251603.doi:10.1103/PhysRevLett.114.251603.
  20. ↑ Physical Review Letters.116(1)
    015503.doi:10.1103/PhysRevLett.116.015503.
  21. ↑ Physical Review Letters.117(9)
    090402.doi:10.1103/PhysRevLett.117.090402.
  22. ↑ MIT Technology Review.
  23. ↑ 1609
    arXiv:1609.08684.
Obtingut de «https://www.lenciclopedia.org/w/index.php?title=Cristal_d%27espai_temps&oldid=765693»