Oscilace nového časového krystalu. Kredit: Technische Universität Dortmund.

Časové krystaly (Time crystals) si nesou výhodu a zároveň prokletí ve svém sexy názvu, který jakoby vykoukl ze světa Hvězdných válek. Ve skutečnosti jsou sice extrémně zajímavé, mají exotické vlastnosti, ale nikoliv až tak science-fiction, jak jejich název slibuje. Jsou z tohoto světa a mohli bychom je využít, třeba v kvantových počítačích.

Alex Greilich. Kredit: Technische Universität Dortmund.

Běžné krystaly, jaké známe v každodenním životě, to jsou vlastně „prostorové“ krystaly. Jde o struktury, které se mnohokrát opakují v prostoru, stále dokola. Koncept časového krystalu vychází z toho, že kromě prostoru tvoří časoprostor také čas, v němž by se struktura rovněž mohla opakovat. S touto hypotézou přišel v roce 2012 fyzik Frank Wilczek z MIT, tehdy již držitel Nobelovy ceny za fyziku z roku 2004.

Michael Irvinng na portálu New Atlas uvádí jako analogii pro pochopení časových krystalů želé, na které poklepete lžicí. Obvykle se chvíli horečnatě třese a poté přestane. Pokud by to ale byl časový krystal, třásl by se pořád a pořád a pořád. Zní to jako zločin proti termodynamickým zákonům, ale podle fyzikální policie časové krystaly nejsou perpetuum mobile. Ve skutečnosti neporušují termodynamické zákony a množství entropie v jejich systému zůstává stejné.

Logo. Kredit: Technische Universität Dortmund.

Vědci si nejprve mysleli, že nic takového není možné. Jak jsme ale na OSLU vítězoslavně psali v lednu 2017, kupodivu to možné bylo a časové krystaly spatřily světlo světa. Následující studie odhalily časové krystaly v experimentech pro děti, kvantových počítačích a dokonce přistihly časové krystaly, jak se navzájem ovlivňují.

Zároveň se ale ukázalo, že v podstatě nejde o pravé časové krystaly. Řečeno slovy výše uvedené analogie, želé pravých časových krystalů by se mělo třást samo od sebe a donekonečna, což první časové krystaly neuměly. Ty správné se objevily až v roce 2022, ale existovaly jen velmi krátce, pár milisekund.

Alex Greilich z německé Technische Universität Dortmund a jeho kolegové nedávno vytvořili pravé časové krystaly, které vydrží asi 10milionkrát déle než jejich předchůdci. Zní to dramaticky, ale ve skutečnosti je to asi 40 minut. Což ale na druhou stranu nijak nesnižuje velikost úspěchu. Jejich potenciál je prý ostatně ještě podstatně větší. Nové časové krystaly jsou z arsenidu india a galia (InGaAs). V jednu chvíli začnou spontánně oscilovat v pravidelném uspořádání, což odpovídá chování časového krystalu. Fyzici mají novou skvělou věc na hraní.

Video: Time Crystal: A Bizarre Matter In Four Dimensions That Breaks Time Barrier

Literatura

New Atlas 4. 2. 2024.

Nature Physics online 24. 1. 2024.