Cristalele Temporale: Viitorul Memoriei în Calculatoarele Cuantice

Cristalele temporale ar putea revoluționa modul în care datele sunt stocate în computerele cuantice, extinzând durata de viață a acestora de la milisecunde la minute, conform unor descoperiri recente. În cadrul acestor cercetări, oamenii de știință au investigat modul în care cristalele temporale reacționează în interacțiune cu unde mecanice. Deși se credea că acestea sunt extrem de fragile, studiul a demonstrat că ele pot fi cuplate cu o undă mecanică de suprafață fără a fi distruse.

“Partea aceasta este cea mai interesantă pentru mine”, a declarat co-autorul studiului, Jere Mäkinen, cercetător la Universitatea Aalto din Finlanda. “Este faptul că poți să cuplizezi într-un mod semnificativ cristalele temporale cu un alt sistem și să valorifici robustețea lor inerentă.”

Rezultatele cercetării au fost publicate pe 16 octombrie în jurnalul Nature Communications. Cristalele temporale, spre deosebire de structurile cristaline tradiționale, care au o organizare regulată a atomilor sau moleculelor în spațiu, revin la un anumit stat după perioade regulate de timp. Aceasta nu este aceeași situație ca la un pendul, de exemplu, unde frecvența oscilației reflectă doar frecvența forței oscilante descendente, întrucât tracțiunea se schimbă odată cu orientarea tensiunii. În cazul unui cristal temporal, deși practic este necesar un impuls inițial de acțiune, periodicitatea este dobândită spontan, fără ca nimic să o conducă la acea frecvență.

De la propunerea lor inițială în 2012, au fost raportate diverse configurații care funcționează ca cristale temporale. Mäkinen și colaboratorii săi și-au bazat experimentele pe quasiparticule numite magnoni — unde colective în valoarea unei proprietăți cuantice cunoscute sub numele de spin. Aceștia au creat magnoni în “helium-3 superfluid”, un tip de heliu în care nucleii au doi protoni și doar un neutron, astfel încât spinurile particulelor din nucleu nu se pot anula reciproc.

Ei au răcit helium 3 la temperaturi criogenice, astfel încât dinamica atomilor îi determină să se atragă efectiv unul pe altul, deși slab, și să se reorganizeze în quasiparticule cunoscute sub numele de perechi Cooper. Fiind perechi Cooper, aceste quasiparticule sunt limitate la un singur stat cuantic disponibil, eliminând astfel viscozitatea fluidului.

În concluzie, mișcarea de du-te-vino a helium 3 superfluid cu o undă mecanică de suprafață are un efect interesant asupra acestuia, care se reduce la influența suprafeței asupra momentului angular de spin și orbital al perechilor Cooper, care sunt proprietățile utilizate pentru a caracteriza superfluidul.