Tinh thể thời gian

Tinh thể thời gian hoặc tinh thể không-thời gian là một hệ thống mở không cân bằng với môi trường của nó thể hiện sự phá vỡ đối xứng thời gian dịch (TTSB). Không thể cho một tinh thể thời gian được trong sự cân bằng với môi trường của nó. Ý tưởng về tinh thể thời gian lần đầu tiên được Nobel đoạt giải và giáo sư Frank Wilczek của MIT vào năm 2012. Một tinh thể không gian thời gian mở rộng sự đối xứng ba chiều thường thấy trong tinh thể để bao gồm chiều thứ tư của thời gian; Một tinh thể thời gian tự nhiên phá vỡ tính đối xứng của bản dịch thời gian. Kiểu của tinh thể không lặp lại trong không gian, nhưng theo thời gian cho phép tinh thể được chuyển động vĩnh viễn [2]. Các tinh thể thời gian có liên quan mật thiết đến khái niệm năng lượng không điểm và hiệu ứng Casimir động

Vào năm 2016, Norman Yao và các đồng nghiệp của ông từ Đại học California, Berkeley, đưa ra một đề xuất cụ thể cho phép tạo ra các tinh thể thời gian trong môi trường phòng thí nghiệm. Kế hoạch chi tiết của Yao sau đó được sử dụng bởi hai đội, nhóm do Christopher Monroe thuộc Đại học Maryland và một nhóm do Mikhail Lukin làm việc tại Đại học Harvard, đã thành công trong việc tạo ra một tinh thể thời gian. Cả hai thí nghiệm đã được công bố trên tạp chí Nature tháng 3 năm 2017.

Các tinh thể thời gian được cho là có thứ tự topo, hiện tượng nổi lên, trong đó các mối tương quan không liên quan đến mật mã hóa trong toàn bộ chức năng sóng của một hệ thống cho phép dung sai lỗi đối với các nhiễu loạn, do đó cho phép các trạng thái lượng tử ổn định so với các hiệu ứng không liên kết thường giới hạn Tuổi thọ hữu ích. Ngăn chặn sự mất kiên nhẫn có nhiều hàm ý: Hiệu quả của một số lý thuyết thông tin và nhiệm vụ động lực học lượng tử có thể được tăng cường đáng kể khi sử dụng các trạng thái tương quan lượng tử. Người ta cũng cho rằng các tinh thể thời gian cũng có thể hiểu sâu hơn lý thuyết về thời gian.

Lịch sử

Ý tưởng về tinh thể không - thời gian đầu tiên được Frank Wilczek, một giáo sư của MIT và người đoạt giải Nobel đưa ra, vào năm 2012 .

Xiang Zhang, một kỹ sư nano của Đại học California, Berkeley, và nhóm của ông đã đề xuất tạo ra một tinh thể thời gian dưới hình thức vòng tròn liên tục xoay vòng các ion tích điện.

Để đáp lại Wilczek và Zhang, Patrick Bruno, một nhà lý thuyết thuộc Cơ quan bức xạ Synchrotron Châu Âu ở Grenoble, Pháp, đã công bố một số bài báo tuyên bố rằng các tinh thể không - thời gian là không thể.

Các tác phẩm sau đó đã phát triển các định nghĩa chính xác hơn về sự mất cân bằng đối xứng dịch thời gian  mà cuối cùng dẫn đến một bằng chứng cho thấy các tinh thể lượng tử trong trạng thái cân bằng là không thể.
Tuy nhiên, những bài báo này bắt nguồn từ việc hiểu sai văn bản Wilczek nguyên bản hoặc đòi hỏi sự thật Trạng thái cơ bản tức là tiểu bang trạng thái năng lượng thấp nhất của Hamilton để có chuyển động vĩnh cửu là điều không thể thực hiện được vì chuyển động đó có nghĩa là sự chồng chéo. Trong bản gốc Wilczek đã nói một cách rõ ràng "Tiêu chuẩn vật lý xác định các trạng thái cơ bản hữu ích" không chỉ đơn giản là năng lượng, mà còn là khả năng quan sát mạnh mẽ... "cho thấy rằng các trạng thái đó thật sự thực sự rất yếu khi kích thích trên mặt đất theo nghĩa thông thường Không thể chuẩn bị được trong khi không thể đo được nhiệt độ tuyệt đối bằng không nhưng cũng ổn định trong chuyển động vì không có sự phân rã giống như các dòng liên tục trong chất siêu dẫn mà luôn phản ứng với một số ruột thăm dò hoặc luồng siêu lỏng helium mà trước tiên phải được gây ra bởi cơ học, chúng có thể phân giải như kim cương vs Graphite nhưng pha năng lượng thấp (Graphite) không tồn tại như tinh thể ở đây (đồng đều trong thời gian khi trạng thái Bloch không di chuyển). Ví dụ "Gausson" ban đầu do Wilczek xây dựng đã có ví dụ như mức tối đa năng lượng gần như năng lượng và mức tối thiểu của dải Bloch theo chức năng của tần số trong khung quay, nơi nó cũng trải qua sự thay đổi tần số của bức xạ Đen mà nó đang làm thay đổi Phát xạ tự phát và các hệ số Einstein cho sự phân rã. Không ai có thể thực sự quan sát các electron một cách chính xác trong một trạng thái Bloch chức năng nhưng luôn luôn trong các chồng gói cũng như trạng thái tuyệt đối BCS 0. Từ trường yếu ví dụ hành động đầu tiên trong toán tử truyền phân chia làm toán tử quay của soliton tích điện tĩnh và không thể dừng chuyển động soliton mà không bị phân rã khi từ trường được bật. Tuy nhiên sự phân rã có thể là không tồn tại BCS tại và sự quay hoàn toàn không có ma sát thậm chí với một động năng hữu hạn vẫn không nhỏ và lượng tử trong thế giới cổ điển.

Một số nhận thức về các tinh thể thời gian, tránh các đối số cân bằng không-đi được đề xuất.

Định lý không đi (no-go) cho phép mở cửa trong thời gian mở của hệ thống cân bằng không cân bằng, và công trình tiên phong đã chứng minh rằng các hệ lượng tử được điều khiển định kỳ thực sự có thể biểu hiện sự phá vỡ đối xứng theo thời gian rời rạc.

Jakub Zakrzewski và nhóm của ông tại Đại học Jagiellonian ở Krakow, Ba Lan, đã cố gắng để dự đoán hành vi của tinh thể thời gian với mô phỏng số 

Sử dụng ý tưởng của Wilczek, Norman Yao và các đồng nghiệp của ông từ Đại học California, Berkeley, nghiên cứu một mô hình khác nhau cho phép tồn tại các tinh thể thời gian

Kế hoạch chi tiết của Yao sau đó được sử dụng bởi hai đội: nhóm do Mikhail Lukin lãnh đạo tại đại học Harvard và một nhóm do Christopher Monroe, Đại học Maryland, lãnh đạo đã tạo ra một tinh thể thời gian một cách thành công.

Ghi chú

Tham khảo

Tạp chí khoa học






























































Thể loại:Khái niệm vật lý
Thể loại:Vật lý vật chất ngưng tụ
Thể loại:Tinh thể học
Thể loại:Nghịch lý vật lý
Thể loại:Vật lý học
Thể loại:Đo đạc lượng tử
Thể loại:Cơ học lượng tử
Thể loại:Cơ học thống kê
Thể loại:Nhiệt động lực học