Что такое временные кристаллы и действительно ли они нарушают законы физики?
Возьмите лед — он застывает в строгом пространственном порядке, создавая устойчивую структуру. А теперь представьте кристалл, который стабильно повторяет состояние не в пространстве, а во времени. Это не фантастика, а реальный научный объект — временные кристаллы. Открытые в 2012 году физиком Фрэнком Вилчеком, эти структуры существовали лишь на бумаге, пока в 2024 году лаборатория Google Quantum AI не подтвердила их существование в одном из экспериментов с квантовой симуляцией.Основная особенность временных кристаллов — их способность постоянно менять состояние без потери энергии, почти как вечный двигатель. Но отличие в том, что это не нарушает законы термодинамики: такие кристаллы не совершают полезную работу, а просто «пульсируют» в подобие недостижимой энергетической устойчивости. А одно из главных применений такого объекта — стабилизация квантовых систем, где обычные вычисления с нарушенной симметрией быстро разрушаются.
Как временные кристаллы могут работать в квантовых компьютерах?
Современные квантовые устройства сталкиваются с разрушительным явлением — декогеренцией: любой поток информации выводит кубиты из состояния суперпозиции. Временные кристаллы же могут стать своего рода «щитом» для хранения квантового состояния. Ученые предполагают, что такие системы смогут сохранят данные даже при наличии внешних возмущений, например, в условиях микрогравитации или между планетами.Исследования в лабораториях Лос-Аламоса уже показали, что перемещение однократного возбуждения внутри временного кристалла может быть использовано для точной передачи информации, почти как «безотказный мессенджер» в мире квантовых коммуникаций.
Могут ли временные кристаллы существовать в естественной среде или они возможны только в лабораторных условиях?
Некоторые данные! Ученые из Калифорнийского университета в Беркли комбинировали кристаллы времени с фотонными полями и выяснили, что такие системы могут сохранять порядок несмотря на хаос в энергетических потоках. Однако эти структуры всё еще требуют искусственного удержания — например, частицы в чипах Google требовали систему импульсного возбуждения. Естественная теоретическая реализация временного кристалла — тема дискуссий. Возможно, они уже существуют в удалённых звездах или глубоких недрах Земли, но пока доказательства ждут исследования.Существуют ли риски в изучении временных кристаллов, или это просто научный эксперимент?
Несмотря на то, что изучение временных кристаллов ещё в стадии младенчества, ученые уже учитывают возможные последствия. Активные эксперименты с частицами кардинально отличаются от попыток создать масштабируемую систему. Например, Google Quantum AI заявил, что проработал с чипами менее 100 наносекунд до деградации. То есть, временные кристаллы пока требуют «мгновенной» работы: сбой энергетического импульса равнозначен их гибели.Однако, если учёным удастся найти более стабильные схемы организации, временные кристаллы станут не только любопытством физиков, но и реальными генераторами энергетических сигналов и даже новым типом хранения данных.