Zaman kristalleri nedir?

Zaman kristalleri, ilk olarak 2016’da önerilen, maddenin yeni bir faz türüdür. Bununla birlikte, normal bir kristalde model sabit kalırken, bir zaman kristalinde model belirli zamanlarda salınmaya veya yankılanmaya devam eder.

Zaman kristalleri nedir?

Örneğin, içinde su ve amonyak bulunan bir kase buzumuz olsaydı, bu normal bir bardak olurdu çünkü moleküllerin dizilişi sabittir; ancak ısı veya tuz eklersek kararsız bir zaman kristali olur. Zaman kristalleri yalnızca bu standart düzenlemeyi bozmakla kalmaz, aynı zamanda “zaman simetrisi” denen başka bir kuralı da çiğnerler; bu, bir şeyin baştan başladığı bir bitiş noktası olamayacağını belirtir.

Başka bir deyişle, bir şeyin başlangıcına ve bitişine aynı anda sahip olamazsınız çünkü her şeye yeniden başlamış gibi olur. Zaman kristalleri, başlangıcı ve bitişi aynı anda yaparak bu kuralı bozar. Bu nedenle onlara “zaman” kristalleri ve katı, sıvı veya gazın ötesinde maddenin dördüncü bir faz türü denir.

Zaman kristalleri nasıl çalışır?

Bir zaman kristalinin salınımı, enerji açığında olduğunda meydana gelir. Bu, kristallerin bulundukları yer ile olmaları gereken yer arasındaki enerji boşluğunu doldurmak için etraflarındaki çevreden enerji aldıkları anlamına gelir. Bu enerji daha sonra dışarıya geri verilir. Zaman kristallerinin salınımı bir sarkacın dönüşüne benzer, ancak içinden her zaman az miktarda enerji aktığı için asla duramaz. Bu nedenle, bir zaman kristalinin salınımı, etrafındaki ortamı değiştirir. Zaman gerçekten böyle “yapar”. Zaman kristallerinin salınımı belirli bir frekansta meydana gelir. Salındıkları frekans, aldıkları enerji miktarını ve yaydıkları miktarı belirler. Bir zaman kristalinin özgül frekansı, nasıl kristal olarak adlandırılacak kadar kararlı bir model oluşturduğudur.

Zaman kristalinin özellikleri nelerdir?

Bu zaman kristallerinin en göze çarpan özellikleri şunlardır:

• Kararlılık: Bir zaman kristali, çevre koşullarından bağımsız olarak her zaman aynı modele sahip olacaktır. Bu, eğer bir zaman kristalini farklı bir ortama koyarsak, yine de belirli bir modele sahip olacağı anlamına gelir.
• Evrensellik: Aynı zaman kristali birçok farklı sistemde aynı modele sahip olacaktır. Bunun nedeni, kristalin modelinin çevreleyen koşullar tarafından değil, iç salınımı tarafından belirlenmesidir.
• Homojenlik: Zaman kristallerinin deseni malzeme boyunca aynıdır. Bu, kristaldeki her atomun, kristaldeki diğer tüm atomlarla aynı modele sahip olduğu anlamına gelir. Homojenlik, normal kristallerin bir özelliğidir, ancak zaman kristallerinin bir özelliği değildir.

Zaman kristali nereden çıktı?

Zaman kristalleri, fizik alanında nispeten yeni bir keşiftir ve 2016 yılında iki grup fizikçi tarafından önerilmiştir. MIT’de Frank Wilczek liderliğindeki ilk grup, bildiğimiz fizik kurallarını çiğneyecek “kırık simetri” yaratmanın yollarını düşünürken bir zaman kristali fikrini ortaya attı. Austin’deki Texas Üniversitesi’nden Phil W. Anderson liderliğindeki ikinci grup, bir zaman kristalinin kırık simetri örneği olduğunu öne sürdü.

Zaman kristali nasıl yapılır?

Zaman kristalleri, maddenin çok sıra dışı halleridir, ancak mümkündürler. Bir zaman kristali yaratmanın birkaç yolu vardır, ancak en kolay yaklaşım, elmas gibi normal bir kristali alıp atomik titreşimine küçük bir miktar karışıklık ekleyerek “dahili geri besleme” oluşturmaktır. Bu durumda kristal belirli bir frekansta salınır ve sabit enerji yayar. Dahili geri bildirim, zaman kristali olarak adlandırılacak kadar kararlı bir model oluşturur. Bir zaman kristali yapmanın başka yolları da var ama bunlar daha az basit. Normal bir kristali güçlü bir elektromanyetik alana yerleştirerek bir zaman kristali yapılabilir. Bu alan, kristaldeki atomların titreşmesine neden olacak ve eğer alan doğru frekanstaysa, atomlar ‘kırık bir simetri’ yaratacak şekilde salınacaktır. Yani titreşimleri matematiksel olarak tarif edilemeyecek bir enerji akışı yaratacaktır. Bu akış, zaman kristali olarak adlandırılacak kadar kararlı bir model oluşturur.

Google zaman kristali yapıyor

Google’a göre, zaman kristallerinin keşfi, Isaac Newton’un ilk fizik ilkelerinden birine aykırıdır ve kuantum hesaplamada devrim yaratabilir. Bu bir bilim kurgu dizisi gibi kulağa geliyor. O kadar şaşırtıcı ki, Google bile kendi keşfinin gerçek olduğundan emin değil.

Google ve Princeton, Stanford ve diğer üniversitelerden bir grup araştırmacı tarafından oluşturulan bir kuantum bilgisayar, bir Zaman Kristali oluşturmayı başardı. Henüz, gerçek olup olmadığını bile bilmiyorlar.

Newton’un Birinci Yasasına veya Atalet Yasasına göre Zaman Kristalleri var olamaz. Bu Yasa, “durmakta olan bir nesnenin dinlenme eğiliminde olduğunu ve hareket halindeki bir nesnenin hareket halinde olma eğiliminde olduğunu” belirtir. Yani nesneler, başka bir yönde bir kuvvet veya enerji uygulanmadıkça durumlarını korurlar. Bunun klasik fizik olduğunu ve kuantum fiziğinde her şeyin değiştiğini unutmamalıyız.

Quanta dergisi makalesinde anlatılana benzer şekilde, Google Time Crystal’ın güçsüz olmadan da hal değiştirebildiği gözlemlendi. Bilimsel bir açıklama için Cornell Üniversitesi makalesine veya Quanta Magazine web sitesine bakın.

Google, hakkında yıllardır spekülasyon yapılan yeni bir cam türü yarattığını iddia ediyor. Konsept çok taze ve yenilikçi olduğu için araştırmacıların kendileri bile keşfin gerçek olduğundan emin değiller. Aynı anda 1 veya 0 olabilen kuantum durumları olan qubitler, atom altı seviyedeki kuantum bilgisayarlarda kullanılır.

Ne yazık ki, kübitleri idare edemiyoruz, okuyamıyoruz veya sabit tutamıyoruz. Ancak zaman kristalleri kullanırsak, kübitler enerji tüketmeden sürekli değişen kuantum halleri haline gelirdi. Bu keşfin hem hesaplamalı bilim hem de temel fizik için önemli sonuçları vardır. Zaman Kristalini sözde yaratan araştırmacılar, bunun gerçekliğinden emin değiller ve bu nedenle bilgiyi tüm bilim camiası ile paylaşıyorlar.