Ученые создали кристалл времени с ритмом порядка и хаоса

Физики экспериментально подтвердили существование кристалла времени, демонстрирующего уникальное сочетание упорядоченности и хаотичности. Этот объект, названный кристаллом-рондо, повторяется во времени, но никогда не бывает полностью идентичным.

Новый тип временного кристалла представляет собой материальную структуру, чье поведение нарушает традиционные представления о временной периодичности. В отличие от обычных кристаллов с их пространственной повторяемостью, временные кристаллы демонстрируют периодичность во временной области.

Эксперимент международной группы исследователей из Калифорнийского университета в Беркли и Института физики сложных систем Общества Макса Планка выявил необычные свойства материи. Ученые наблюдали систему, которая в короткие промежутки времени ведет себя хаотично, но в длительной перспективе проявляет строгую упорядоченность.

Концепция временных кристаллов была впервые предложена лауреатом Нобелевской премии Фрэнком Вильчеком в 2012 году. Практическое подтверждение их существования состоялось лишь в 2016 году, открыв новую главу в изучении временных свойств материи.

Временной квазикристалл, изученный в эксперименте, обладает структурированными, но не повторяющимися колебаниями. Это аналогично мозаике Пенроуза в пространстве — узору, который никогда не повторяется точно, но следует определенным правилам.

Для создания кристалла времени исследователи использовали алмаз с азотно-вакансионными центрами. Эти дефекты кристаллической решетки, где атом углерода отсутствует рядом с атомом азота, стали основой экспериментальной установки.

С помощью лазерного возбуждения и программируемых последовательностей импульсов ученые смогли наблюдать колебания системы в течение нескольких секунд. Несмотря на кажущийся беспорядок в каждом отдельном цикле, общее состояние системы регулярно повторялось.

Исследователи провели впечатляющую демонстрацию контроля над системой, закодировав текстовое сообщение непосредственно в последовательность временных импульсов. Это достижение открывает перспективы для разработки новых методов хранения и обработки информации.

Хотя практическое применение открытия пока ограничено, оно закладывает фундамент для будущих технологий, связанных с управлением временными процессами на квантовом уровне.