Odkritje: Google dokazal obstoj 'časovnih kristalov'

Časovni kristali lahko neskončno dolgo in brez izgube ali porabe energije spreminjajo stanja, podobno kot hipotetičen stroj perpetuum mobile. Znanstveniki so jih ustvarili s pomočjo Googlovega kvantnega računalnika in (ob potrditvi stroke) predstavljajo senzacionalen preboj v kvantnem računalništvu. Podatki sicer izhajajo iz prednatisa, ki še čaka na strokovno recenzijo, toda odkritje raziskovalcev lahko znanstvenikom prikrajša desetletja raziskav na različnih ključnih področjih in omogoči razvoj popolnoma novih tehnologij.
 

Kaj so časovni kristali?

 
Časovni kristali so novo agregatno stanje, ki so ga odkrili Googlovi raziskovalci in fiziki iz Stanfordske, Princetonske in drugih univerz. Njihove raziskave in ugotovitve je povzel Tristan Greene na spletni strani The next web. Greene poudari, da so časovni kristali zelo zapleten koncept, ki ga je še težje pojasniti in da morajo ugotovitve raziskovalcev oceniti in potrditi še drugi strokovnjaki, da lahko rezultati postanejo uradni in podlaga za nadaljnje raziskovanje.
 
Za boljše razumevanje si predstavljajmo kocko ledu. Ko jo položimo v kozarec vode, izpostavimo dve ločeni entiteti eno drugi, pri dveh različnih temperaturah. Voda se bo zaradi kocke ledu ohladila, čez čas pa se bo kocka ledu stopila in dobili bomo kozarec vode sobne temperature; ta proces imenujemo toplotno ravnovesje.
 
Glede na klasično fiziko se vesolje vedno pomika proti entropiji (spremembi). To pomeni, če izoliramo kocko ledu in kozarec vode od vseh zunanjih vplivov, bo voda vedno stopila kocko ledu. Entropija (termodinamična količina, ki si jo telesa izmenjujejo, ko izmenjujejo toploto) določenega sistema bo vedno ostala enaka, če ni zunanjih vplivov in se bo vedno povečala, če so zunanji vplivi, pojasnjuje Greene.
 
Večina ljudi pozna prvi Newtonov zakon, ki pravi, da telo miruje oziroma se giblje premo enakomerno, če naj ne deluje nobena sila. Ta zakon že v osnovi onemogoči perpetuum mobile. Toda časovni kristali se ne ozirajo na Newtonov zakon ali drugi zakon termodinamike (entropija), navaja Greene in dodaja, da lahko teoretično zadržijo entropijo tudi, ko so uporabljeni v procesu.
 

Ne izgubijo ali porabijo energije

 
Sedaj pa si predstavljajmo snežinko, kjer se atomi zaradi naravnih zakonov razporedijo v določeno kristalno strukturo, ki je vedno različna, zaradi česar je vsaka snežinka unikatna. Časovni kristali so popolnoma novo agregatno stanje, ki si ga lahko predstavljamo kot snežinko, ki nenehno spreminja svojo obliko (kristalno strukturo). Torej en trenutek je denimo snežinka šesterokraka, naslednji trenutek pa ima ista snežinka lahko deset krakov.
 
Posebej zanimivo pri prehajanju časovnih kristalov iz ene oblike v drugo pa je to, da v procesu ne izgubijo in ne porabijo nikakršne energije. Energijski proces lahko preživijo, brez da bi podlegli učinku entropije. Reče se jim časovni kristali, ker so lahko v stanju 'ko so pojedli celo torto', nato pa se lahko vrnejo nazaj v stanje 'ko imajo še vedno celo torto' in to lahko počnejo v neskončnost. Še bolj pomembno pa je, da lahko to počnejo v izoliranem sistemu, brez zunanje uporabe goriv ali energije, razloži Greene.
 

Zakaj je to odkritje tako pomembno?

 
Greene meni, da bo večji del naprednih tehnologij v prihodnosti odvisen od kvantnih računalnikov in njihovih zmogljivosti. Trenutno pa je njihov največji problem 'kvantna dekoherenca', ki deluje podobno kot entropija. Kvantni računalniki delujejo na subatomskem nivoju in nanje vpliva že najmanjše sevanje, zato največji izziv predstavlja popolna izolacija od zunanjih vplivov. Časovni kristali lahko rešijo to težavo in posledično sprostijo potencial kvantnih računalnikov.
 
To pa še ne pomeni, da je Google s tem odkritjem rešil težavo kvantnih računalnikov. Greene primerja njihovo odkritje kot otroške korake, ki pa so izjemno pomembni, saj so morda dokazali koncept, ki je bil prej možen le v teoriji. Če bo odkritje uradno sprejeto, se možnosti za preboj kvantnih računalnikov in njihovih polnih zmogljivosti skrajšajo iz 'morda nikoli' na 'morda v nekaj desetletjih'.