दो बार क्रिस्टल को पहली बार सफलतापूर्वक एक साथ जोड़ा गया है

भौतिकविदों ने क्वांटम उपकरणों की ओर एक अद्भुत कदम उठाया है जो विज्ञान कथा से बाहर की तरह दिखते हैं।

पहली बार, कणों के पृथक समूह अजीब व्यवहार करते हैं द्रव्य की अवस्थाएं समय क्रिस्टल के रूप में जाना जाता है, उन्हें एक परिष्कृत प्रणाली में जोड़ा गया है जो अविश्वसनीय रूप से उपयोगी हो सकता है मात्रात्मक सांख्यिकी.

दो साल पहले एक पेपर में विस्तृत दो समय क्रिस्टल के बीच बातचीत के पहले अवलोकन के बाद, यह क्वांटम सूचना प्रसंस्करण जैसे व्यावहारिक उद्देश्यों के लिए समय क्रिस्टल का उपयोग करने की संभावना की ओर अगला कदम है।

टाइम क्रिस्टल, जिन्हें केवल कुछ साल पहले 2016 में खोजा गया था और आधिकारिक तौर पर पुष्टि की गई थी, एक बार शारीरिक रूप से असंभव माना जाता था। यह पदार्थ का एक चरण है जो नियमित क्रिस्टल के समान होता है, लेकिन इसमें एक अतिरिक्त, बहुत ही अजीब और विशेष गुण होता है।

साधारण क्रिस्टल में, परमाणुओं को एक निश्चित त्रि-आयामी जाली संरचना में व्यवस्थित किया जाता है, जैसे कि हीरे की परमाणु जाली या क्वार्ट्ज क्रिस्टल। ये दोहरावदार क्लैंप कॉन्फ़िगरेशन में भिन्न हो सकते हैं, लेकिन वे जो भी आंदोलन दिखाते हैं वह विशेष रूप से बाहरी जोर से आता है।

समय के क्रिस्टल में, परमाणु थोड़ा अलग व्यवहार करते हैं। वे समय में आंदोलन के पैटर्न प्रदर्शित करते हैं जिन्हें बाहरी धक्का या पुल द्वारा आसानी से समझाया नहीं जा सकता है। ये दोलन – “टिक” के रूप में संदर्भित – एक नियमित और निर्दिष्ट आवृत्ति पर बंद हैं।

सैद्धांतिक रूप से, समय क्रिस्टल अपनी न्यूनतम संभव ऊर्जा अवस्था में हराते हैं – जिसे जमीनी अवस्था के रूप में जाना जाता है – और इस प्रकार लंबे समय तक स्थिर और सुसंगत होते हैं। इसलिए, जैसा कि नियमित क्रिस्टल संरचना अंतरिक्ष में दोहराती है, समय क्रिस्टल अंतरिक्ष और समय में दोहराते हैं, स्थायी जमीन राज्य गति दिखाते हैं।

“हर कोई जानता है कि सतत गति मशीनें असंभव हैं,” भौतिक विज्ञानी और प्रमुख लेखक सामुली ऑटि कहते हैं यूनाइटेड किंगडम में लैंकेस्टर विश्वविद्यालय से।

“हालांकि, क्वांटम भौतिकी में, जब तक हम अपनी आँखें बंद करते हैं, तब तक सतत गति ठीक है। इस भट्ठा से फिसलकर हम समय क्रिस्टल बना सकते हैं।”

टीम ने जिस समय क्रिस्टल पर काम किया, वह बनता है अर्ध-कण उन्हें मैग्नन कहा जाता है। मैग्नॉन वास्तविक कण नहीं हैं, लेकिन एक कताई इलेक्ट्रॉन के सामूहिक उत्तेजना से मिलकर बनता है, जैसे कि स्पिन के नेटवर्क के माध्यम से फैलने वाली लहर।

मैग्नोनाइट तब उत्पन्न होता है जब हीलियम -3 – दो प्रोटॉन के साथ हीलियम का एक स्थिर समस्थानिक लेकिन केवल एक न्यूट्रॉन – को पूर्ण शून्य की डिग्री के दस-हजारवें हिस्से तक ठंडा किया जाता है। इसका परिणाम सुपरपास बी कहलाता है, जो एक चिपचिपा, कम दबाव वाला तरल है।

इस माध्यम में, स्थानिक रूप से अलग बोस-आइंस्टीन संघनित के रूप में गठित समय क्रिस्टल, प्रत्येक में एक ट्रिलियन मैग्नन क्वासिपार्टिकल्स होते हैं।

एक बोस-आइंस्टीन कंडेनसर इसमें बोसोन होते हैं जिन्हें निरपेक्ष शून्य से एक छोटे अंश तक ठंडा किया जाता है (लेकिन निरपेक्ष शून्य तक नहीं, जिस बिंदु पर परमाणु गति करना बंद कर देते हैं)।

यह उन्हें कम-ऊर्जा की स्थिति में डूबने का कारण बनता है, बहुत धीरे-धीरे आगे बढ़ता है, और ओवरलैप करने के लिए पर्याप्त रूप से एक साथ आता है, जिसके परिणामस्वरूप परमाणुओं का एक उच्च-घनत्व बादल होता है जो एकल “सुपर परमाणु” या पदार्थ तरंग की तरह कार्य करता है।

जब दो क्रिस्टल जिन्हें एक-दूसरे को छूने की अनुमति दी गई थी, उन्होंने स्वरों का आदान-प्रदान किया। इस एक्सचेंज ने हर बार क्रिस्टल के दोलन को प्रभावित किया, दो अलग-अलग राज्यों में काम करने के विकल्प के साथ एक एकल प्रणाली का निर्माण किया।

क्वांटम भौतिकी में, जिन चीजों में एक से अधिक राज्य हो सकते हैं, वे उन राज्यों के मिश्रण में मौजूद होते हैं, इससे पहले कि वे एक स्पष्ट सादृश्य द्वारा आरोपित हों। तो एक फाइल होना समय क्रिस्टल यह दो-राज्य प्रणाली में संचालित होता है यह क्वांटम-आधारित प्रौद्योगिकियों के आधार के रूप में समृद्ध नए विकल्प प्रदान करता है।

टाइम क्रिस्टल उन्हें क्वैबिट के रूप में उपयोग करने का एक उचित तरीका है, क्योंकि पहले हल करने के लिए बड़ी संख्या में बाधाएं हैं। लेकिन टुकड़े जगह-जगह गिरने लगे हैं।

इस साल की शुरुआत में, भौतिकविदों की एक अलग टीम ने घोषणा की कि वे कमरे के तापमान के समय के क्रिस्टल बनाने में सफल रहे हैं जिन्हें अपने परिवेश से अलग करने की आवश्यकता नहीं है।

समय क्रिस्टल और उनके सटीक नियंत्रण के बीच अधिक जटिल अंतःक्रियाओं को और विकास की आवश्यकता होगी, जैसा कि सुपरकूल्ड तरल पदार्थों की आवश्यकता के बिना परस्पर क्रिया समय क्रिस्टल की निगरानी होगी। लेकिन वैज्ञानिक आशावादी हैं।

“यह पता चला है कि उन दोनों को एक साथ रखना खूबसूरती से काम करता है, भले ही समय क्रिस्टल पहले स्थान पर न हों,” ऑटि कहते हैं. “और हम पहले से ही जानते हैं कि यह कमरे के तापमान पर भी है।”

खोज में प्रकाशित किया गया था प्रकृति संचार.