Apie sukurtus laiko kristalus paskelbta dviejuose atskiruose tyrimuose, kurie abu buvo paviešinti recenzuojamuose žurnaluose.
Fizikai teigia, kad šie kristalai vieną dieną gali tapti pagrindu itin saugiems kvantiniams kompiuteriams.
Įprastuose kristaluose (pavyzdžiui, lede, deimantuose ir pan.) atomai yra išdėstyti pasikartojančiais raštais erdvėje, o laiko kristaluose struktūros kartojasi laike. Ir, anot tyrėjų, jų elgsena yra visiškai kitokia nei tikėtasi.
Merilando universiteto „Joint Quantum Institute“ (JQI) ir Kalifornijos universiteto Berklyje tyrėjai laiko kristalus sukūrė panaudoję trijų rūšių lazerius, kuriais buvo keičiama iterbio jonų grandinės elgsena. Šie jonai buvo bombarduojami lazerių impulsais, siekiant sukurti magnetinį lauką, o dar vienas lazeris panaudotas iš dalies apversti atomų sukinį.
Ši seka buvo nuolat kartojama, tokiu būdu sukuriant sukinio pokyčių pasikartojimus laike.
Įdomu tai, kad jonų atsakas buvo mažesnio dažnio – tiksliai perpus lėtesnis už impulsus, kurie juos stimuliavo.
Anot tyrimą atlikusių mokslininkų, toks jų elgesys atitiktų hipotetinį scenarijų, kuomet žmogui grojant pianinu ir spaudžiant klavišus dukart per sekundę būtų girdima tik kas antra nata.
Kita tyrėjų komanda iš Harvardo universiteto, bendradarbiavusi su Berklio fiziku Normanu Yao, sukūrė laiko kristalus naudodami sintetinį deimantą.
Nepaisant skirtingų tikslų, abiejų tyrimų autoriai pastebėjo neįprastą laiko kristalų elgesį. Periodiškai juos stimuliuojant, struktūros atsikartojo laike.
Tačiau tyrėjai pabrėžia, kad vien pasikartojimų nepakanka. „Jei sudedate krūvą bilijardo kamuolių ant stalo, kuriuos skiria lygiai 10 cm tarpai, ar tai jau kristalas? – retoriškai klausė JQI tyrimui vadovavęs Jiehangas Zhangas. – Ne visai, nes jei pajudinsite stalą, viskas subyrės.“
Laiko kristalų idėją pirmą kartą 2012 metais pasiūlė Nobelio laureatas Frankas Wilczekas. Jis teigė, kad šie hipotetiniai objektai yra tarsi amžinieji varikliai – jie gali periodiškai judėti, pavyzdžiui, apskrita orbita, būdami žemiausioje savo energijos būsenoje.
Teoriškai objektai tokioje būsenoje apskritai negali judėti, nes tam neturi pakankamai energijos. Todėl fizikai siūlė įvairius paaiškinimus, kodėl laiko kristalai realybėje negali egzistuoti.
Nors laiko kristalų nebūtų įmanoma panaudoti energijai išgauti ir jie nepažeidžia antrojo termodinamikos dėsnio, jie prieštarauja fundamentaliai fizikos dėsnių simetrijai. Paprastai sakant, laiko kristalai pažeidžia laiko ir erdvės simetriją.
Fizikų teigimu, naujoji materijos rūšis gali turėti didelę įtaką kvantinių kompiuterių ateičiai.
„Ši neįprasta materijos būsena atsirado dėl kompleksiškos sąveikos tarp kvantinio valdymo atominiame lygyje, – teigė tyrime dalyvavęs Christopher Monroe. – Tačiau laiko kristalai gali atsirasti tam tikruose stabilios būsenos įrenginiuose, taigi šio fenomeno supratimas gali padėti perkelti tokias sistemas į ateities kvantinius įrenginius.“
