Μια ομάδα φυσικών από τις ΗΠΑ και τη Γερμανία αποκάλυψε ότι οι εξωτικές ιδιότητες των διακριτών κρυστάλλων χρόνου (DTC) μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την ανίχνευση εξαιρετικά ασθενών ταλαντώσεων μαγνητικών πεδίων.
Η έρευνα, που δημοσιεύθηκε στο περιοδικό «Nature Physics» από ομάδα του Πανεπιστημίου του Μπέρκλεϋ, αποδεικνύει για πρώτη φορά ότι αυτά τα υλικά δεν αποτελούν απλώς μια θεωρητική περιέργεια, αλλά έχουν σημαντικές πρακτικές εφαρμογές στην κβαντική τεχνολογία.
Η υπέρβαση των κανόνων της κλασικής φυσικής
Οι κρύσταλλοι χρόνου αποτελούν μια εξωτική φάση της ύλης που σπάει τους κανόνες των κλασικών υλικών. Ενώ ένας συνηθισμένος κρύσταλλος επαναλαμβάνει τη δομή του στον χώρο, οι DTC παρουσιάζουν δομές που ταλαντώνονται συνεχώς σε επαναλαμβανόμενους κύκλους όταν διεγείρονται εξωτερικά, χωρίς ποτέ να φτάνουν σε θερμική ισορροπία. Οι ερευνητές εκμεταλλεύτηκαν αυτή την ιδιότητα για να δημιουργήσουν έναν αισθητήρα που «φωτίζει» μόνο όταν η συχνότητα του εξωτερικού σήματος ταιριάζει με τον συντονισμό του κρυστάλλου.
Υψηλή ακρίβεια και ανθεκτικότητα
Χρησιμοποιώντας πυρηνικά σπιν ατόμων άνθρακα σε διαμάντι, η ομάδα κατάφερε να ανιχνεύσει μαγνητικά πεδία σε ένα εύρος συχνοτήτων από 0,5 έως 50 kHz. Το εύρος αυτό είναι παραδοσιακά δύσκολο να καταγραφεί με άλλους τύπους κβαντικών αισθητήρων. Το σημαντικότερο πλεονέκτημα της νέας μεθόδου είναι η ανθεκτικότητα: ο αισθητήρας παραμένει ανεπηρέαστος από πειραματικές ατέλειες, όπως σφάλματα παλμών ή ανομοιογένειες στο δείγμα, χάρη στη φύση της κρυσταλλικής τάξης του χρόνου.
Το μέλλον των κβαντικών αισθητήρων
Η ανακάλυψη αυτή ανοίγει τον δρόμο για μια νέα κατηγορία ισχυρών κβαντικών αισθητήρων που βασίζονται σε καταστάσεις εκτός ισορροπίας. Σύμφωνα με τους ερευνητές, η αρχή λειτουργίας του αισθητήρα είναι ανεξάρτητη από την πλατφόρμα και μπορεί να εφαρμοστεί σε υπεραγώγιμα κυκλώματα, παγιδευμένα ιόντα και ψυχρά άτομα. Αυτό το επίτευγμα μετατρέπει τους κρυστάλλους χρόνου από ένα πειραματικό παράδοξο σε ένα πολύτιμο εργαλείο για πειράματα αιχμής στη φυσική.