Les cristaux de temps sont « impossibles », mais ils sont soumis à la physique quantique

Dans une nouvelle expérience, les scientifiques créent deux cristaux de temps à l’intérieur d’un superfluide et les mettent en contact.

Les cristaux de temps ont longtemps été considérés comme impossibles car leur mouvement perpétuel semble défier les lois de la physique. Cependant, en utilisant la physique quantique Les scientifiques ont non seulement créé des cristaux de temps, mais ils montrent également qu’ils ont le potentiel d’alimenter des appareils utiles à l’avenir.

Les scientifiques ont créé le premier système de « cristal temporel » à deux corps dans une expérience qui semble déformer les lois de la physique.

Cela vient après que la même équipe ait récemment été témoin de la première interaction d’une nouvelle phase de l’affaire.

Les cristaux de temps ont longtemps été considérés comme impossibles car ils sont constitués d’atomes en mouvement sans fin. La découverte publiée aujourd’hui (2 juin 2022) dans la revue Communication Naturemontre que non seulement des cristaux de temps peuvent être créés, mais qu’ils peuvent être transformés en dispositifs utiles.

Les cristaux de temps diffèrent des cristaux standard – tels que les minéraux ou les roches – qui sont constitués d’atomes disposés selon un motif se répétant régulièrement dans l’espace.

Développés pour la première fois en 2012 par le lauréat du prix Nobel Frank Wilczek et définis en 2016, les cristaux de temps présentent la propriété particulière d’être stationnaires, répétant le mouvement dans le temps malgré l’absence d’apport externe. Ses atomes oscillent, tournent ou se déplacent constamment d’abord dans une direction, puis dans l’autre.

Les chercheurs ont refroidi l’hélium-3 superfluide liquide à un zéro presque absolu (moins 273,15 degrés Celsius) à l’intérieur de ce réfrigérateur rotatif, créant deux fois des cristaux et les gardant à portée de main. Crédit d’image : © Université Aalto / Mikko Raskinen

Le Dr Samoli Ooty, membre de l’EPSRC et auteur principal du Département de physique de l’Université de Lancaster, a expliqué : « Tout le monde sait que les machines à mouvement perpétuel sont impossibles. Cependant, en physique quantique, le mouvement perpétuel est OK tant que nous fermons les yeux. En glissant à travers cette fissure, nous pouvons fabriquer des cristaux de temps.

« Il s’avère que mettre les deux ensemble fonctionne à merveille, même si les cristaux de temps n’étaient pas présents en premier lieu. Et nous savons déjà qu’ils sont également présents à température ambiante. »

Le « système à deux niveaux » est un élément fondamental d’un ordinateur quantique. Les cristaux de temps peuvent être utilisés pour construire des dispositifs quantiques qui fonctionnent à température ambiante.

Une équipe internationale de chercheurs de l’Université de Lancaster, du Royal Holloway de Londres, du Landau Institute et Université Aalto À Helsinki, des cristaux de temps ont été observés à l’aide d’hélium-3, un isotope rare de l’hélium auquel manque un neutron. L’expérience a été menée à l’Université d’Aalto.

Ils ont refroidi l’hélium-3 superfluide à environ un dixième de mille degrés de[{ » attribute= » »>absolute zero (0.0001K or -273.15°C). The researchers created two time crystals inside the superfluid, and brought them to touch. The scientists then watched the two time crystals interacting as described by quantum physics.

Reference: “Nonlinear two-level dynamics of quantum time crystals” 2 June 2022, Nature Communications.
DOI: 10.1038/s41467-022-30783-w