La búsqueda para desarrollar la comprensión del comportamiento cristalino del tiempo en sistemas cuánticos ha dado un nuevo y emocionante giro.
Los expertos en física de las Universidades de Exeter, Islandia y la Universidad ITMO en San Petersburgo, han revelado que es posible la existencia de cristales de tiempo genuinos para sistemas cuánticos cerrados.
A diferencia de otros estudios que hasta la fecha consideraban sistemas cuánticos abiertos sin equilibrio, donde la presencia de impulso induce oscilaciones periódicas en el tiempo, los investigadores han encontrado teóricamente un sistema cuántico donde las correlaciones de tiempo sobreviven durante un tiempo infinitamente largo.
Publicado en Cartas de revisión física como sugerencia de los editores el 20 de noviembre, el estudio podría allanar el camino para el desarrollo de aplicaciones nuevas y emocionantes, como un nuevo tipo de relojes atómicos.
La noción de un cristal de tiempo TC fue presentada por primera vez por el estimado premio Nobel de física Frank Wilczek en 2012. El papel central en el establecimiento del cristal de tiempo como una nueva fase de la materia corresponde a la ruptura de la simetría traslacional del tiempo.
En la vida cotidiana estamos rodeados de sólidos, donde los átomos y las moléculas forman una estructura periódica a lo largo de las coordenadas espaciales.
A diferencia de los cristales ordinarios, como los diamantes, con propiedades definidas por los átomos dispuestos regularmente en el espacio, los cristales del tiempo muestran un modo de comportamiento siempre cambiante que se repite en el tiempo.
Sin embargo, la posibilidad misma de ruptura de la simetría traslacional en el tiempo resultó ser notoriamente difícil en un sistema cuántico perfectamente aislado que permanece en equilibrio. Notablemente, el teorema probado por Haruki Watanabe y Masaki Oshikawa afirmó que la versión cuántica de los cristales de tiempo es imposible, a menos que: 1 las interacciones altamente no locales estén presentes en un sistema cuántico genuino;o 2 se considera un sistema impulsado.
En particular, utilizando la segunda escapatoria, los científicos han demostrado en los últimos años que es posible producir diferentes variantes de cristales de tiempo más notablemente cristales de tiempo discretos o de tiempo de Floquet.
La pregunta: "¿Puede realizarse el concepto original de cristal de tiempo?", Quedó así en el aire
En el nuevo estudio, el equipo de investigación dirigido por Oleksandr Kyriienko de la Universidad de Exeter ha demostrado que es posible 'evitar' el teorema de no-ir para la existencia de cristales de tiempo cuántico, y que el verdadero orden cristalino de tiempo esde hecho posible
El ingrediente clave corresponde a encontrar el hamiltoniano, un operador que describe la energía de un sistema cuántico, que satisface plenamente las condiciones para el comportamiento de CT planteadas por Watanabe y Oshikawa.
El equipo descubrió que el sistema que rompe la simetría traslacional del tiempo necesariamente posee interacciones multipartículas llamadas "cadenas" donde al menos la mitad de las partículas interactúan simultáneamente.
La función de correlación de estado fundamental asociada muestra oscilaciones perpetuas debido al acoplamiento entre dos estados entrelazados al máximo correspondientes a los estados tipo gato de Schrodinger.
Los hallazgos podrían ayudar a una mayor comprensión científica de cómo se comportan los estados condensados de la materia, y arrojar luz sobre la física de los órdenes dinámicos.
Siendo el primer paso para romper la simetría continua de traslación de tiempo, el estudio llama la atención sobre otros posibles sistemas cuánticos donde las interacciones de largo alcance pueden inducir dinámicas no triviales.
Oleksandr Kyriienko dijo: "Ahora sabemos que la simetría traslacional del tiempo puede romperse con interacciones altamente no locales. ¿Podemos mejorar eso y tener sistemas prácticamente útiles con interacciones reducidas donde las correlaciones sobrevivan infinitas veces? No estoy seguro,pero estoy ansioso por descubrirlo "
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Materiales proporcionado por Universidad de Exeter . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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