I cristalli regolari sono caratterizzati da una struttura altamente ordinata di atomi in uno schema ripetitivo. Quindi, se quegli atomi si ripetono attraverso lo spazio, potrebbero esistere altri cristalli con uno schema che si ripete nel tempo? E come potrebbero essere? Nel 2012, il premio Nobel Frank Wilczek ha ipotizzato che questi cosiddetti cristalli temporali potessero esistere e nel 2016 sono stati creati sperimentalmente in laboratorio.
In un cristallo temporale, gli atomi mostrano movimento in uno schema che si ripete periodicamente così, ad esempio, i loro giri si capovolgono su e giù in un movimento di ticchettio prevedibile. Ma stranamente questo ritmo non segue la frequenza della forza che lo ha generato e, in un sistema perfetto, gli atomi continuano a ticchettare per sempre senza ulteriori input.
Ora, i ricercatori hanno dimostrato l'esistenza di questi cristalli temporali riproducendone uno nel processore quantistico di Google, Sycamore. Il team ha colpito un reticolo di 20 qubit (bit quantistici di informazioni) con un laser, per dare il via al "ticchettio". A quel punto i qubit capovolgevano i loro giri solo una volta per ogni due impulsi laser, rompendo la simmetria di traslazione del tempo e creando un cristallo temporale.
In questo particolare esperimento, gli scienziati sono stati in grado di osservare il sistema solo per poche centinaia di cicli, ma dicono di essere stati in grado di convalidare la stabilità a lungo termine dei cristalli temporali utilizzando simulazioni eseguite dal computer quantistico stesso.
"Siamo riusciti a utilizzare la versatilità del computer quantistico per aiutarci ad analizzare i propri limiti", afferma Roderich Moessner, co-autore dello studio. "Essenzialmente ci ha detto come correggere i propri errori, in modo che l'impronta digitale del comportamento cristallino del tempo ideale, potesse essere accertata da osservazioni a tempo finito".
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