Experiment s časovými krystaly. Kredit: Mikko Raskinen/Aalto University.

Na OSLU jsme byli svědky předpovězení časových krystalů Frankem Wilczekem, který už v té době měl Nobelovu cenu za fyziku, a po pár letech také experimentálního důkazy jejich existence. Od té doby jsou časové krystaly, tedy struktury, které se svým způsobem opakují čase, podobně jako se struktura běžných krystalů opakuje v prostoru, na výsluní zájmu fyziků a díky sexy názvu i veřejnosti.

Jere Mäkinen. Kredit: Yale Quantum Institute.

Jere Mäkinen z finské Aalto-yliopisto a jeho kolegové nedávno postoupili o krok dál a poprvé připojili časový krystal k nějakému dalšímu zařízení, v tomto případě k mechanickému oscilátoru. Vznikl tím optomechanický systém, který je možné využít k vývoji extrémně přesných senzorů nebo třeba paměťových systémů pro kvantové počítače.

Schéma experimentu. Kredit: Jere Mäkinen/Aalto University.

Jak říká Mäkinen, v říši kvant je možný věčný pohyb, tedy do té doby, než dojde k jeho narušení zvnějšku, například pozorováním. Z tohoto důvodu zatím ještě nikdo časový krystal k ničemu nepřipojil. Jim se to ale povedlo a také prokázali, že tímto způsobem lze upravit vlastnosti časového krystalu.

Badatelé použili rádiové vlny, s jejichž pomocí napumpovali kvazičástice magnony do supratekutého helia-3, zchlazeného téměř k absolutní nule. Když vypnuli pumpu, magnony čili kolektivní oscilace spinové struktury elektronu v krystalové mřížce, vytvořily časový krystal, který „tikal“ velice dlouho. Trvalo několik minut, než zeslábl na tolik, že ho nebylo možné pozorovat. Během slábnutí se časový krystal napojil na zmíněný mechanický oscilátor.

Pokud se povede tuto technologie pořádně rozvinout, časové krystaly by mohly dramaticky navýšit schopnosti kvantových počítačů nebo třeba senzorů. Jde o to, že časové krystaly mají o řád větší výdrž než soudobé kvantové systémy, které se využívají ve kvantových počítačích. Lze si představit, že by se časové krystaly staly základem pokročilých pamětí kvantových počítačů, čímž by je podstatně vylepšily. Uvidíme, co přinese zítřek.

Video: Scientists Create a Time Quasicrystal—Inside a Diamond!

Literatura

Aalto University 16. 10. 2025.

Nature Communications 16. 10. 2025.