Cientistas descobrem como usar cristais de tempo para alimentar supercondutores

Os físicos propõem o uso de cristais de tempo para realizar uma revolução na computação quântica.

Cientistas descobrem como usar cristais de tempo para alimentar supercondutoresEstoque da Adobe.
  • Uma equipe de cientistas propõe o uso de cristais de tempo para alimentar supercondutores topológicos.
  • A abordagem pode levar a computadores quânticos sem erros.
  • Os cristais do tempo parecem quebrar as leis da física.




O conceito de cristais de tempo vem do reino das ideias contra-intuitivas da física de fusão mental que podem, na verdade, ter aplicações no mundo real. Agora vem a notícia de que um artigo propõe a fusão de cristais de tempo com supercondutores topológicos para aplicações em computação quântica sem erros, cronometragem extremamente precisa e muito mais.



Cristais de tempo foram propostos pela primeira vez comoestruturas hipotéticas do físico teórico vencedor do Prêmio Nobel Frank Wilczek e físicos do MIT em 2012. A característica notável dos cristais de tempo é que eles se moveriam sem usar energia. Como tal, eles parecem quebrar a lei da física fundamental de simetria da tradução do tempo. Eles se moveriam enquanto permanecem em seus estados básicos, quando estão em sua energia mais baixa, parecendo estar em uma espécie de movimento perpétuo. Wilczek ofereceu uma prova matemática que mostrou como os átomos da matéria em cristalização podem regularmente formar redes repetidas no tempo, sem consumir ou produzir qualquer energia.

Cristais de tempo desde então foram criado experimentalmente em vários laboratórios.



Agora, pesquisadores daO California Institute of Technology (Caltech) e o Weizmann Institute em Israel descobriram que teoricamente você pode criar um sistema que combina cristais de tempo com os chamados supercondutores topológicos.

O campo da topologia analisa as propriedades de objetos que são imutáveis ​​(ou 'invariantes'), apesar de deformações como alongamento, torção ou flexão. Em um isolador topológico, as propriedades ligadas à função de onda do elétron seriam consideradas topologicamente invariantes.

Como os próprios cientistas explicam, 'Cristais de tempo se formam quando estados físicos arbitrários de um sistema acionado periodicamente quebram espontaneamente a simetria de tradução de tempo discreta.' O que os pesquisadores notaram é que quando eles introduziram 'supercondutores topológicos cristalinos de tempo unidimensionais', eles encontraram uma interação fascinante onde 'quebra de simetria de tradução de tempo e física topológica se entrelaçam - produzindo anomalias Modos Floana Majorana que não são possíveis em sistemas de fermion livre. '



Férmions de Majorana são partículas que possuem suas próprias antipartículas.

Como dar um nó quântico

'Os físicos Gil Refael e Jason Alicea explicam as propriedades únicas dos elétrons restritos a um mundo bidimensional e como eles podem ser usados ​​para fazer computadores quânticos à prova de ruído.'

A pesquisa foi liderada por Jason Alicea e Aaron Chew da CalTech, bem como David Mross do Instituto Weizmann em Israel.

Enquanto estudava os férmions de Majorana, a equipe observou que é possível aprimorar os supercondutores topológicos acoplando-os a graus de liberdade magnéticos que podem ser controlados. 'Então percebemos que, ao transformar esses graus magnéticos de liberdade em um cristal de tempo, a supercondutividade topológica responde de maneiras notáveis,' compartilhou Alicea.

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Aaron Chew (à esquerda) e David Mross (à direita).

Crédito: Jason Alicea

Uma maneira que o fenômeno percebido pelos cientistas poderia ser potencialmente explorado é para criar qubits - o bit de informação quântica em computação quântica. A corrida para criar qubits está no limiar de trazer uma verdadeira revolução da tecnologia quântica, como escreve Popular Mechanics.

'É tentador imaginar a geração de algumas operações quânticas úteis controlando os graus magnéticos de liberdade que se entrelaçam com a física topológica. Ou talvez certos canais de ruído possam ser suprimidos explorando os cristais de tempo ', disse Alicea.

Confira seu novo artigo em Physical Review Letters.

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