სტენფორდის პრინსტონის და სხვა უნივერსიტეტების მკვლევარების ჯგუფმა, რომლებიც Google-ის კვანტური გამოთვლების ლაბორატორიასთან თანამშრომლობენ განაცხადეს, რომ პირველი დროის კრისტალი შექმნეს კვანტურ პროცესორზე. ნაშრომი გამოქვეყნებულია 2021 წლის 28 ივლისს (arXiv:2107.13571v1)
დროის კრისტალი (ტემპორალური კრისტალი) – მატერიის განსაკუთრებული ფაზური მდგომარეობაა, რომლის დროსაც პერიოდულად იცვლება მისი სტრუქტურა ენერგიის შთანთქმის ან გამოყოფის გარეშე, რაც თერმოდიანმიკის მეორე კანონს ფორმალურად არღვევს.
მკვლევარები ამბობენ, რომ მათ ექსპერიმენტულად მოახდინეს დროის კრისტალის დემონსტრირება განსხვავებით სხვა მცდელობებისა ამ მიმართულებით. ახალ ექსპერიმენტში პირველად დაფიქსირდა Google-ის კვანტური კომპიუტერის მიერ შესრულებული სასარგებლო შედეგი.
დროის კრისტალი აფართოებს იმის გაგებას, თუ რა არის ფაზური მდგომარეობა. ყველა დანარჩენი ცნობილი ფაზები სითბურ წინასწორობაშია: მათი შემადგენელი ატომები გადადიან ყველაზე დაბალ ენერგეტიკულ მდგომარეობაში, რომელიც დასაშვებია გარემოს მიმდინარე ტემპერატურაზე და მათი თვისებები არ იცვლება დროში. დროის კრისტალი პირველი “გაუწონასწორებელი” ფაზაა: მას აქვს თანრიგი და სრულყოფილი სტაბილურობა, მიუხედავად იმისა, რომ იმყოფება აღგზნებულ და ევოლუციურ მდომარეობაში, წერს Quanta.
თერმოდინამიკის მეორე კანონის გარდა, დროის კრისტალი დროის შებრუნების სიმეტრიასაც (T-სიმეტრია) არღვევს. ეს მათემატიკური გარდაქმნაა ფიზიკაში, რომლის დროსაც შებრუნდება დროის ცვლადი t. ჰიპოთეზა ამბობს, რომ ფიზიკის კანონები არ იცვლება ასეთი შებრუნების დროს, ანუ უცვლელი რჩება წარსულსა და მომავალში. ყველა მასა და მუხტი, ასევე დანარჩენი კონსტანტები, რომლებიც არ არის დაკავშირებული სუსტ ურთიერთქმედებასთან არიან სიმეტრიული დროის შებრუნების შემთხვევაში. დროის კრისტალი კი პერიოდულ მოძრაობას განიცდის და თავის საწყის კონფიგურაციას უბრუნდება დროის თანაბარი ინტერვალებით.
1982 წელს გამოქვეყნებულ სტატიაში რიჩარდ ფეინმანმა ივარაუდა, რომ კვანტური კომპიუტერები გამოყენებულ იქნება ნებისმიერი მოფიქრებადი კვანტური სისტემის მოდელირებისთვის. დროის კრისტალი მსგავსი ხედვის ნათელი მაგალითია. ეს კვანტური ობიექტია, რომელსაც ბუნება შესაძლოა არასდროს არ შექმნის მისი შემადგენბელი ნაწილების ურთულესი კონფიგურაციიდან გამომდინარე. მატერიის ასეთი მდგომარეობა მხოლოდ ფიზიკოსების წარმოსახვაში დაიბადა, კერძოდ ნობელის პრემიის ლაურეატის ფრენკ ვილჩეკის წარმოსახვაში 2012 წელს.
გამომდინარე იქიდან, რომ ჩვეულებრივი კრისტალები არღვევენ ბუნების სივრცით სიმეტრიას, ვილჩეკმა ივარაუდა, რომ მათ დროის სიმეტრიის დარღვევაც შეუძლიათ. განტოლებებმა აჩვენა, რომ ასეთი რამ შესაძლებელია, ხოლო ახლა იდეა უკვე ახლოსაა პრაქტიკულ დადასტურებასთან.
თუ ახალი კვლევა ექსპერტების შემოწმებას გაუძლებს და ვინმე შეძლებს დროის კრისტალების პრაქტიკულ გამოყენებას, კვანტური კომპიუტერებიც დაამტკიცებენ თავის პრაქტიკულ სარგებელს. სწავლულების აზრით, თერმოდინამიკის მორე კანონის დარღვევას ძირეული ცვლილებები მოყვება კვანტური გამოთვლებისთვის: “ასეთი სტაბილური მდგომარეობა უჩვეულოა, ხოლო უჩვეულო რაღაცეები სასარგებლო ხდება” – ამბობს როდერიხ მესნერი, რომელიც დრეზდენის მაქს პლანკის სახელობის რთული სისტემების ფიზიკის ინსტიტუტის დირექტორია.
