CIEKAWOSTKI
Autor: Wydział Fizyki, Astronomii i Informatyki Stosowanej Uniwersytet Jagielloński w Krakowie | dodano: 2017-03-20
DYSKRETNE KRYSZTAŁY CZASOWE

Kryształ czasu nie kojarzy się z czymś realnym, brzmi raczej jak tytuł powieści science-fiction, ale nic bardziej mylnego. W laboratoriach Uniwersytetu Maryland i Harvarda zrealizowano dyskretne kryształy czasowe, które przewidział prof. Krzysztof Sacha z Uniwersytetu Jagiellońskiego w Krakowie.   Musimy cofnąć się do roku 2012, kiedy noblista Frank Wilczek publikuje przewidywania istnienia kryształów czasowych. Kryształy przestrzenne odpowiadają regularnemu ułożeniu atomów w przestrzeni – w wyniku oddziaływania między atomami następuje samoorganizacja atomów i spontanicznie zaczynają one tworzyć periodyczne struktury w przestrzeni. Frank Wilczek zauważa, że podobna samoorganizacja powinna być możliwa na osi czasu. Powinny istnieć układy wielu ciał, które w wyniku wzajemnego oddziaływania spontanicznie zaczynają poruszać się ruchem okresowym. Szybko okazuje się, że oryginalnej idei Wilczka nie da się zrealizować, ale stała się ona inspiracją dla innych naukowców.   Od samego początku idea kryształów czasowych wzbudziła zainteresowanie na Wydziale Fizyki, Astronomii i Informatyki Stosowanej Uniwersytetu Jagiellońskiego. Problem z oryginalną ideą Wilczka polega na tym, że jeżeli przygotuje się układ wielu ciał w stanie o najniższej energii, ciała nie mogą spontanicznie wprawić się w ruch okresowy. W 2015 roku okazało się, że samoorganizację w czasie można zaobserwować w układach, które od samego początku wymuszane są periodyczną siłą. Prof. Krzysztof Sacha pokazał, że dzieje się tak, kiedy chmura ultra-zimnych atomów odbijana jest przez oscylujące podłoże. Jeżeli oddziaływania między atomami są słabe nic ciekawego nie widać, ale gdy oddziaływania stają się wystarczająco silne, dzieje się rzecz zdumiewająca. Tworzy się bardzo specyficzny kwantowy stan wielu ciał, który jest czuły na dowolnie słabe zaburzenie. Wystarczy spojrzeć na jeden atom, a wtedy pozostałe atomy przestają być posłuszne i same zaczynają poruszać się po swojemu z okresem dwa razy dłuższym niż okres oscylacji podłoża. Zachodzi tzw. dyskretna samoorganizacja w czasie - powstaje dyskretny kryształ czasowy.   Rok później niezależne pomysły opublikowały inne grupy naukowców zauważając, że dyskretne kryształy czasowe można zrealizować w układach spinów. Eksperymenty takie przeprowadzono w dwóch laboratoriach amerykańskich, a wyniki demonstrujące frapujący stan nazwany „a matter of time” zostały ogłoszone w prestiżowym czasopiśmie naukowym Nature.   Do czego mogą przydać się kryształy czasowe? Być może da się je wykorzystać w eksperymentalnych realizacjach problemów informacji kwantowej. Mimo tego, że warunki w przeprowadzonych eksperymentach nie były optymalne, oddziaływania między spinami powodowały samoorganizację ich ruchu i to nawet w obecności nieporządku. Co więcej, nieporządek był sprzymierzeńcem, bo zapobiegał grzaniu układu. Rozwija się również nowa gałąź badań kryształów czasowych: modelowanie zachowań krystalicznych w domenie czasu. Okazuje się, że zjawiska znane z fizyki kryształów przestrzennych można również obserwować w domenie czasu i tu prekursorem jest Uniwersytet Jagielloński. Dostajemy zatem możliwość budowy nowych symulatorów kwantowych (układów, które modelują inne trudniejsze w eksperymentalnej realizacji układy), gdzie czas staje się dodatkowym stopniem swobody, gałką pozwalającą bardziej elastycznie zmieniać i kontrolować symulatory.  

Drukuj »
Ten artykuł nie został jeszcze skomentowany.
Aktualne numery
12/2017
11/2017
Kalendarium
Grudzień
15
W 1612 r. niemiecki astronom Simon Marius sporządził pierwszy opis Galaktyki Andromedy (M31), bazujący na obserwacjach przez teleskop.
Warto przeczytać
Grafika komputerowa zazwyczaj kojarzy się z wyretuszowanymi zdjęciami modeli i modelek. W rzeczywistości daje nam o wiele większe możliwości.
Piksele, wektory i inne stwory to wprowadzenie do grafiki komputerowej dla dzieci i nie tylko.

WSPÓŁPRACUJEMY
Logowanie

Nazwa użytkownika

Hasło

Autor: Wydział Fizyki, Astronomii i Informatyki Stosowanej Uniwersytet Jagielloński w Krakowie | dodano: 2017-03-20
DYSKRETNE KRYSZTAŁY CZASOWE

Kryształ czasu nie kojarzy się z czymś realnym, brzmi raczej jak tytuł powieści science-fiction, ale nic bardziej mylnego. W laboratoriach Uniwersytetu Maryland i Harvarda zrealizowano dyskretne kryształy czasowe, które przewidział prof. Krzysztof Sacha z Uniwersytetu Jagiellońskiego w Krakowie.   Musimy cofnąć się do roku 2012, kiedy noblista Frank Wilczek publikuje przewidywania istnienia kryształów czasowych. Kryształy przestrzenne odpowiadają regularnemu ułożeniu atomów w przestrzeni – w wyniku oddziaływania między atomami następuje samoorganizacja atomów i spontanicznie zaczynają one tworzyć periodyczne struktury w przestrzeni. Frank Wilczek zauważa, że podobna samoorganizacja powinna być możliwa na osi czasu. Powinny istnieć układy wielu ciał, które w wyniku wzajemnego oddziaływania spontanicznie zaczynają poruszać się ruchem okresowym. Szybko okazuje się, że oryginalnej idei Wilczka nie da się zrealizować, ale stała się ona inspiracją dla innych naukowców.   Od samego początku idea kryształów czasowych wzbudziła zainteresowanie na Wydziale Fizyki, Astronomii i Informatyki Stosowanej Uniwersytetu Jagiellońskiego. Problem z oryginalną ideą Wilczka polega na tym, że jeżeli przygotuje się układ wielu ciał w stanie o najniższej energii, ciała nie mogą spontanicznie wprawić się w ruch okresowy. W 2015 roku okazało się, że samoorganizację w czasie można zaobserwować w układach, które od samego początku wymuszane są periodyczną siłą. Prof. Krzysztof Sacha pokazał, że dzieje się tak, kiedy chmura ultra-zimnych atomów odbijana jest przez oscylujące podłoże. Jeżeli oddziaływania między atomami są słabe nic ciekawego nie widać, ale gdy oddziaływania stają się wystarczająco silne, dzieje się rzecz zdumiewająca. Tworzy się bardzo specyficzny kwantowy stan wielu ciał, który jest czuły na dowolnie słabe zaburzenie. Wystarczy spojrzeć na jeden atom, a wtedy pozostałe atomy przestają być posłuszne i same zaczynają poruszać się po swojemu z okresem dwa razy dłuższym niż okres oscylacji podłoża. Zachodzi tzw. dyskretna samoorganizacja w czasie - powstaje dyskretny kryształ czasowy.   Rok później niezależne pomysły opublikowały inne grupy naukowców zauważając, że dyskretne kryształy czasowe można zrealizować w układach spinów. Eksperymenty takie przeprowadzono w dwóch laboratoriach amerykańskich, a wyniki demonstrujące frapujący stan nazwany „a matter of time” zostały ogłoszone w prestiżowym czasopiśmie naukowym Nature.   Do czego mogą przydać się kryształy czasowe? Być może da się je wykorzystać w eksperymentalnych realizacjach problemów informacji kwantowej. Mimo tego, że warunki w przeprowadzonych eksperymentach nie były optymalne, oddziaływania między spinami powodowały samoorganizację ich ruchu i to nawet w obecności nieporządku. Co więcej, nieporządek był sprzymierzeńcem, bo zapobiegał grzaniu układu. Rozwija się również nowa gałąź badań kryształów czasowych: modelowanie zachowań krystalicznych w domenie czasu. Okazuje się, że zjawiska znane z fizyki kryształów przestrzennych można również obserwować w domenie czasu i tu prekursorem jest Uniwersytet Jagielloński. Dostajemy zatem możliwość budowy nowych symulatorów kwantowych (układów, które modelują inne trudniejsze w eksperymentalnej realizacji układy), gdzie czas staje się dodatkowym stopniem swobody, gałką pozwalającą bardziej elastycznie zmieniać i kontrolować symulatory.