Kad električna energija prolazi kroz kvarcni kristal, stvara se impuls kojim možete prilagoditi sat. S druge strane, kad je počeo topiti kristal vremena, može se prodrijeti u najdublje tajne Univerzuma.
Tim istraživača u Japanu pokazao je da bi se kvantni temelji čestica, raspoređeni poput vremenskih kristala, teoretski mogli koristiti za predstavljanje nekih prilično složenih mreža, od ljudskog mozga do Interneta, dok se oni raspadaju.
“U klasičnom svijetu to ne bi bilo moguće jer bi bila potrebna ogromna računarska snaga”, kaže Martha Estarellas, inženjer kvantnog računanja u Nacionalnom institutu za informatiku (NII) u Tokiju.
“Nudimo ne samo novi način predstavljanja i razumijevanja kvantnih procesa, već i novi način gledanja na kvantne računare.”
Otkako ih je 2012. godine teoretski opisao nobelovac Frank Wilczek, vremenski kristali osporavaju same temelje fizike.
Verzija novog stanja materije sumnjivo je slična vječnom kretanju – čestice se povremeno preuređuju bez trošenja ili gubljenja energije, ponavljajući se na vrijeme.
To je zato što toplotna energija koju dijele njihovi sastavni atomi ne može točno doći u ravnotežu s pozadinom.
To je pomalo poput vruće šalice čaja koja ostaje malo vruća od okoline, bez obzira koliko dugo bila na vašem stolu. Samo, s obzirom da se energija u tim nakupinama materije ne može koristiti drugdje, teorija vremenskih kristala izbjegava kršenje bilo kakvih fizičkih zakona.
Prije samo nekoliko godina eksperimentalni fizičari uspješno su postavili liniju jona itterbijuma na takav način da su, kad su bili osvijetljeni laserom, njihovi isprepleteni elektronski spinovi na taj način izbačeni iz ravnoteže.
Slično ponašanje uočeno je i u drugim materijalima, što je pružilo novi uvid u to kako se kvantne interakcije mogu razviti u zamršenim sistemima čestica.
Znanje da postoji ponašanje poput kristala u vremenu je dobro. Sljedeće je pitanje: možemo li njihovu jedinstvenost iskoristiti za nešto praktično?
U novoj studiji, koristeći skup alata za mapiranje potencijalnih promjena na mjestu vremenskog kristala (kao što je prikazano na video ispod), istraživači su pokazali kako diskretno uništavanje uređaja s vremenskim kristalom – njegovo topljenje – oponaša kategoriju vrlo složenih mreža.
“Ova vrsta mreže nije redovna ili slučajna, ali sadrži netrivijalne topološke strukture pronađene u mnogim biološkim, socijalnim i tehnološkim sistemima”, napisali su istraživači u svom izvještaju.
Simulacija tako složenog sistema na superračunaru može zahtijevati nepraktično duge vremenske periode i značajnu količinu opreme i energije, ako je ikako moguće.
Kvantno računanje, međutim, zasniva se na potpuno drugačijem načinu izračunavanja – koristeći matematiku vjerovatnoća svojstvenih stanjima materije koja se nazivaju 'kubiti' prije mjerenja.
Ispravna kombinacija kubita, raspoređenih kao vremenski kristali koji se njišu naprijed-natrag, mogla bi predstavljati signale koji putuju kroz ogromne mreže neurona, kvantne odnose između molekula ili računare koji međusobno komuniciraju širom svijeta.
“Korištenjem ove multi-qubit metode možete simulirati složenu mrežu veličine cijelog globalnog Interneta,” kaže teorijski fizičar NII Kae Nemoto.
Primjena onoga što učimo o vremenskim kristalima na ovaj oblik tehnologije koji nam se razvija mogao bi nam dati potpuno novi način mapiranja i modeliranja bilo čega, od novih lijekova do budućih komunikacija.
Bilo kako bilo, teško da se dotičemo potencijala ovog novog stanja materije. Na osnovu ovakvih istraživanja možemo biti sigurni da je vrijeme na našoj strani kada je u pitanju budućnost kvantnog računanja.
Istraživanje je objavljeno u časopisu Science Advances.
