Автор фото Science Photo library

В конце июля компания Google объявила, что ее инженерам удалось создать внутри квантового компьютера новое состояние материи — так называемый кристалл времени (или темпоральный ой кристалл), само существование которого, кажется, бросает вызов фундаментальным законам физики.

Исследователями из Стэнфорда, Принстона и других ведущих американских университетов подготовили научную статью, в которой подробно описали технологию создания кристалла. Осенью ее опубликуют в журнале Nature — после того, как статью проверит научное сообщество.

Авторы работы (а в черновике публикации перечислено более сотни имен) и сами не до конца уверены в том, что их эксперимент действительно удался. Однако, если открытие подтвердится, Google можно будет считать первооткрывателем одной из самых невероятных и перспективных технологий будущего.

Темпоральные кристаллы должны сыграть важнейшую роль в создании квантовых компьютеров — настолько быстрых и мощных, что они смогут за считанные минуты решать задачи, на которые у современных процессоров пошли бы тысячелетия. Собственно, кристалл времени и создали внутри самого мощного на сегодня квантового компьютера, Google Sycamore.

Эксперты называют это открытие настолько революционным, что «мы пока даже не можем полностью осознать его важность».

Щ в такое кристалл времени?

Всем известны три основных состояния вещества: твердое, жидкое и газообразное. Они существенно отличаются физическими свойствами, но могут переходить один в другой при необходимых условий — давлении и температуре.

Однако этими тремя состояниями Вселенная не ограничивается. Ученым известны и другие, более экзотические состояния материи. Например, плазма, которая помогла нам заменить громоздкие телевизоры на мониторы с плоским экраном. В естественных условиях на Земле плазму можно наблюдать в основном в виде молний и северного сияния, хотя во Вселенной на нее приходится 99,9% всех привычных для нас веществ.

За последние сто лет в лабораторных условиях удалось получить сверхтекучих квантовые жидкости (например, жидкий гелий), а также вырожденную вещество, бозе-эйнштейновской конденсат и другие.

Темпоральный кристалл — один из таких экзотических состояний. И, чтобы понять его природу, для начала нужно вспомнить, что такое кристалл обычный — то драгоценное бриллиант, или простой лед.

В отличие от жидкостей и газов, где частицы находятся в постоянном движении, периодически сталкиваясь между собой, кристалл — твердое тело. Его атомы (или молекулы) связаны между собой и расположены в строгом повторяющейся последовательности, на одинаковом расстоянии друг от друга, как углы клеток на шахматной доске. Впрочем, клетки плоские, а кристалл объемный — так что его структура скорее напоминает кубик Рубика.

Автор фото Getty Images

В жидком и газообразном состоянии вещество со всех сторон выглядит одинаково. Физики называют это явление пространственной симметрией. А вот внешний вид твердых предметов зависит от угла зрения. Поэтому ученые говорят, что в кристаллах пространственная симметрия нарушена.

Однако теория относительности утверждает, что, кроме трехмерного пространства, во Вселенной есть и четвертое измерение — время. Поэтому в 2012 году американский физик, лауреат Нобелевской премии Фрэнк Вильчек предположил, что атомы кристалла могут располагаться так же — в повторяющейся последовательности, на одинаковом расстоянии друг от друга — но не в пространстве, а во времени, периодически возвращаясь в исходное положение.

Представьте, что вы насыпали в коробку горсть монет и аккуратно выложили каждую орлом вверх. Затем эту коробку хорошенько потрясли, открыли — и увидели, что монеты внутри перевернулись, причем перекинулись одинаково: теперь все до единой лежат вверх решкой.

Потрясли еще раз — опять везде орел; еще — опять только решка, и так далее. Система словно запоминает, в каком состоянии находилась сначала — и возвращается к нему снова и снова, после каждой парной изменения. А после каждой нечетной — изменяет это состояние на противоположное.

Поскольку повторяющееся действие одно и то же, а ее результат повторяется через раз, ученые говорят, что в этом случае нарушена симметрия времени. Именно это — определяющая свойство темпоральных кристаллов.

Монеты в данном случае — это элементарные частицы, из которых состоит кристалл (как шарики на картинке выше). Орел и решка — их квантовые состояния, а «встряхивания коробки» — любой периодически повторяющийся воздействие (например, облучения кристалла лазером). Вильчек рассчитал, возможно ли такое в теории — и математические формулы сошлись, подтверждая его правоту.

Автор фото Getty Images

И хотя через несколько лет в опубликованных расчетах нобелевского лауреата вы явили неточности, эксперименты по созданию кристаллов времени продолжились — и, кажется, увенчались успехом.

Почему открытие кристалла времени это революция в науке?

Характеристики кристалла противоречат сразу нескольким фундаментальным законам физики — в любом случае так кажется на первый взгляд.

Темпоральный кристалл переходит из одного состояния в другое и обратно, не тратя при этом энергию (энергия лазера кристалла не передается, выступая своеобразным «физическим катализатором») — а это подозрительно напоминает вечный двигатель, существование которого наука официально признала невозможным еще в XVIII веке. Парижская академия наук перестала принимать и рассматривать проекты вечного двигателя в 1775 году — «учитывая очевидную невозможность его создания».

Возвращаясь к аналогии чуть выше, монеты в коробке переворачиваются не произвольно, случайным образом, а упорядоченно, все вместе — как если бы между ними был какой-то непонятный связь, — хотя наш опыт подсказывает, что в жизни так не бывает.

Телепортация — реальность. Как это работает?

Всем известно, что разбить любой предмет значительно проще, чем собрать его из нескольких частей. Смешать белок и желток — дело нескольких секунд, а вот разделить их после этого практически невозможно. Эти примеры наглядно демонстрируют нам действие Второго закона термодинамики, который говорит, что с течением времени любая изолированная система, части которой взаимодействуют между собой, движется от порядка к хаосу. То есть к равномерному распределению температуры и энергии по всему своему объему. Такое положение физики называют «тепловая смерть».

Отпущенный маятник не может колебаться бесконечно: во время движения он тратит энергию, поэтому рано или поздно колебания угасают. А энергия темпорального кристалла остается неизменной без всякого подпитки извне, поэтому в теории, в полностью изолированной системе, он может переходить из одного состояния в другое (и возвращаться) бесконечно.

Правда, инженер Google и ведущий автор работы Сяо мы рассказал ВВС, что эти противоречия иллюзорны. И на роль вечного двигателя темпоральный кристалл не годится.

«Хотя кристалл действительно демонстрирует» вечное движение «, это движение не производит энергии», — объясняет он.

«На самом деле свидетельство вечного движения в квантовых системах нам уже встречалось, — продолжает физик. — Например, в сверхпроводниках. По каким электроны путешествуют, не встречая никакого сопротивления. Или в сверхтекучих жидкостях, где так же без всякого сопротивления перемещаются атомы гелия. Хотя ни там, ни там пространственная симметрия не нарушена — а значит, под определение темпоральных кристаллов они не попадают «.

По теории относительности, где время и пространство находятся на одном фундаменте, то в этой системе координат действительно может показаться, что, если уж обычные кристаллы (то есть любые твердые тела в целом) нарушают пространственную симметрию, то со всей очевидностью должна нарушаться и симметрии относительно сдвига во времени.

«Несколько лет теоретических исследований ушло на то, чтобы понять:» тепловой смерти «можно избежать путем так называемой багаточасты ннои локализации (MBL), за счет которой нарастание энтропии в каждой части системы замедляется «, — говорит Сяо Ми.

Зачем все это?

Теоретическая физика не относится к прикладным наукам — а значит, в ближайшее время невероятное открытие вряд ли найдет достойное применение на практике.

Поскольку темпоральные кристаллы оказались невероятно устойчивыми к электромагнитному шума (т.е. любых воздействий извне системы), им с большой вероятностью найдется применение при создании сверхточных часов и гироскопов.

Еще одна популярная версия заключается в том, что обнаружение столь уникальной формы материи приближает ученых к созданию запоминающих устройств для квантовых суперкомпьютеров.

Однако пока любые версии применения темпоральных кристаллов на практике — не более чем предположения. Даже сами создатели кристалла не могут убедительно ответить на вопрос, где технология найдет свое практическое применение, и не исключают, что на это уйдут десятилетия. Однако, по словам Сяо Ми, с точки зрения науки не это главное.

«Кристаллы времени — явление столь удивительное, что заслуживает изучения просто так, без всякой практической цели, — уверяет он. — Ведь нам так мало известно о состояния, в которых вещество может выходить за пределы температурного равновесия «.

148 КОММЕНТАРИИ

  1. I was curious if you ever thought of changing the page layout of
    your blog? Its very well written; I love what youve got to say.
    But maybe you could a little more in the way of content so people could connect with it better.

    Youve got an awful lot of text for only having 1 or 2 pictures.

    Maybe you could space it out better?

  2. May I simply just say what a comfort to uncover a person that actually knows what they’re talking about online.

    You certainly understand how to bring a problem to light and make it important.
    More people must look at this and understand this
    side of your story. I was surprised you are not more popular since you certainly possess the
    gift.

  3. I don’t even know how I stopped up right here, but I believed this submit
    used to be good. I do not understand who you’re however definitely you’re going to a
    well-known blogger if you happen to are not already. Cheers!

  4. I have been exploring for a little bit for any high-quality
    articles or weblog posts in this sort of space .
    Exploring in Yahoo I eventually stumbled upon this site.
    Studying this info So i’m happy to express that I have a very excellent uncanny
    feeling I found out exactly what I needed.

    I so much for sure will make sure to do not disregard this website and provides it a
    glance regularly.

  5. Hi there I am so excited I found your blog, I really found you by accident, while I was researching
    on Google for something else, Nonetheless I am here now and would just like
    to say kudos for a incredible post and a all round interesting
    blog (I also love the theme/design), I don’t have time to read
    it all at the moment but I have bookmarked it and also added your RSS feeds, so when I
    have time I will be back to read a lot more, Please do keep up the fantastic
    work.

    Also visit my homepage :: Trim Tone

  6. Hey I know this is off topic but I was wondering if you knew of any
    widgets I could add to my blog that automatically tweet my newest twitter updates.
    I’ve been looking for a plug-in like this for quite some time and was hoping maybe
    you would have some experience with something like this.
    Please let me know if you run into anything.
    I truly enjoy reading your blog and I look forward to your new updates.

  7. I’m truly enjoying the design and layout of your
    website. It’s a very easy on the eyes which makes it much
    more pleasant for me to come here and visit more often. Did you hire out a developer to create your theme?
    Fantastic work!

  8. It is perfect time to make some plans for the future and it is time to be happy.
    I’ve read this post and if I could I desire to suggest you some interesting things or advice.
    Perhaps you could write next articles referring to this article.
    I want to read even more things about it!

    My site A1 Keto (Cooper)

  9. hello there and thank you for your info ? I have certainly picked up something new from right here.
    I did however expertise some technical issues using this web site, since I
    experienced to reload the site lots of times previous to I could get it to load properly.
    I had been wondering if your web hosting is OK?
    Not that I am complaining, but slow loading instances times will very frequently affect your placement in google and could damage your quality
    score if advertising and marketing with Adwords. Well I?m adding this RSS
    to my email and could look out for a lot more of your respective exciting content.
    Make sure you update this again very soon..

    Also visit my web site — ebmelectronics.com

  10. Hi! I know this is kinda off topic however I’d figured I’d
    ask. Would you be interested in trading links or maybe guest authoring a blog article or vice-versa?
    My site covers a lot of the same topics as yours and I feel we could greatly benefit from each other.
    If you might be interested feel free to shoot me an email.
    I look forward to hearing from you! Great
    blog by the way!

    Here is my website Spore Mens Vitality Mix Reviews

  11. After I initially left a comment I appear to have clicked
    the -Notify me when new comments are added- checkbox and from now on whenever a comment is added I get four
    emails with the same comment. Is there an easy method
    you can remove me from that service? Many thanks!

  12. Hi there, just became alert to your blog through Google, and found that it is
    really informative. I’m gonna watch out for brussels.

    I’ll appreciate if you continue this in future.

    Numerous people will be benefited from your writing. Cheers!

  13. Great ? I should certainly pronounce, impressed with your website.
    I had no trouble navigating through all the tabs as well as related info ended up being
    truly easy to do to access. I recently found what
    I hoped for before you know it in the least. Quite unusual.
    Is likely to appreciate it for those who add forums or something, site theme .

    a tones way for your client to communicate. Nice
    task.

    Here is my webpage: Keto LeanX Review

  14. Hi there are using WordPress for your blog platform? I’m new to the blog world but I’m trying to get started and create my own. Do you need any
    html coding knowledge to make your own blog? Any help would be greatly appreciated!

  15. Hi there, just became alert to your blog through Google, and found that it’s truly informative.

    I am gonna watch out for brussels. I will be grateful if you
    continue this in future. Lots of people will be benefited from
    your writing. Cheers!

  16. Hi would you mind sharing which blog platform you’re
    using? I’m planning to start my own blog in the near future
    but I’m having a difficult time choosing between BlogEngine/Wordpress/B2evolution and Drupal.
    The reason I ask is because your design seems different then most blogs and I’m looking for something unique.
    P.S Sorry for being off-topic but I had to ask!

    Review my web blog: Keto Complete Reviews

  17. Hey just wanted to give you a quick heads up and let you
    know a few of the images aren’t loading properly. I’m not sure why but I think its
    a linking issue. I’ve tried it in two different browsers and both
    show the same results.

  18. I beloved as much as you’ll receive carried out proper here.
    The cartoon is tasteful, your authored subject matter stylish.
    nonetheless, you command get got an nervousness over that you wish
    be handing over the following. in poor health indubitably come more in the past again as precisely the similar nearly a lot frequently inside of case you shield this increase.

    my blog; Imarais Beauty Cream

  19. Wonderful article! That is the type of info that are meant to
    be shared across the net. Shame on the search
    engines for not positioning this publish higher!
    Come on over and seek advice from my web site . Thanks =)

  20. Pretty nice post. I just stumbled upon your blog and wished to say that I’ve really enjoyed surfing around your blog posts.
    In any case I’ll be subscribing to your feed and I hope you write again very soon!

  21. Hi are using WordPress for your blog platform? I’m new to the blog world but I’m trying to get
    started and set up my own. Do you need any coding expertise to make
    your own blog? Any help would be greatly appreciated!

  22. I know this if off topic but I’m looking into starting my own weblog and was wondering what all is needed
    to get set up? I’m assuming having a blog
    like yours would cost a pretty penny? I’m not very internet
    savvy so I’m not 100% sure. Any suggestions or advice would
    be greatly appreciated. Appreciate it

  23. I do not know whether it’s just me or if everybody else experiencing problems with
    your website. It appears like some of the written text in your content are running off the screen.
    Can somebody else please provide feedback and let me know if this is
    happening to them as well? This could be a issue with my web
    browser because I’ve had this happen previously. Many thanks

  24. Hi there, just became alert to your blog through Google, and found that it
    is truly informative. I am going to watch out for brussels.
    I’ll be grateful if you continue this in future. A lot of people will be benefited
    from your writing. Cheers!

    Here is my webpage; Boris

  25. First off I would like to say terrific blog! I had a quick question which I’d like to ask if you don’t mind.

    I was curious to find out how you center yourself and clear your
    mind prior to writing. I’ve had difficulty clearing my thoughts in getting
    my ideas out. I do take pleasure in writing but it just seems like
    the first 10 to 15 minutes are generally lost simply just
    trying to figure out how to begin. Any suggestions or hints?
    Thank you!

  26. Hello there! I know this is kinda off topic nevertheless I’d figured I’d ask.
    Would you be interested in exchanging links or maybe guest writing a
    blog article or vice-versa? My website addresses a lot of the same
    topics as yours and I feel we could greatly
    benefit from each other. If you happen to be interested feel free to shoot me an e-mail.
    I look forward to hearing from you! Terrific blog by the
    way!

  27. First of all I would like to say awesome blog!

    I had a quick question which I’d like to ask if you don’t mind.

    I was curious to know how you center yourself and clear your thoughts prior to writing.
    I’ve had a hard time clearing my mind in getting my thoughts out there.
    I do enjoy writing however it just seems like the first 10 to
    15 minutes tend to be wasted just trying to figure out how to
    begin. Any ideas or hints? Many thanks!

    Here is my blog; https://hypnotronstudios.com/simpleForum/index.php?action=profile;u=34681

  28. Thanks for sharing excellent informations.
    Your website is very cool. I am impressed by the details that you’ve on this web site.
    It reveals how nicely you perceive this subject.
    Bookmarked this web page, will come back for extra articles.
    You, my friend, ROCK! I found just the information I already searched all over the
    place and simply couldn’t come across. What an ideal
    site.

    My web-site :: Keto Speed

  29. hello there and thank you for your info — I have certainly picked up something new from right here.
    I did however expertise some technical issues using this web site, since I experienced to reload
    the web site lots of times previous to I could get it to load correctly.
    I had been wondering if your web host is OK? Not that I am complaining, but slow loading instances times will often affect your placement in google and
    can damage your high-quality score if advertising and marketing with Adwords.
    Well I’m adding this RSS to my e-mail and can look out for much more of your respective intriguing content.

    Ensure that you update this again very soon..

    Also visit my website: http://163.30.42.16

  30. Magnificent goods from you, man. I’ve understand your stuff previous to and you are just
    too great. I actually like what you have acquired here, certainly like what you’re saying and the way in which
    you say it. You make it entertaining and you still care for to keep it
    wise. I can not wait to read far more from you.
    This is really a wonderful site. scoliosis surgery https://0401mm.tumblr.com/ scoliosis surgery

ОСТАВЬТЕ КОММЕНТАРИЙ

Please enter your comment!
Please enter your name here