Gửi bình luận
Trang Interesting Engineering đưa tin một nhóm nghiên cứu từ Đại học Washington vừa đạt được bước đột phá đáng kể trong vật lý lượng tử: tạo ra loại tinh thể thời gian (quasicrystal) mới - một pha vật chất độc đáo thách thức các khái niệm thông thường về chuyển động và thời gian.
Nhóm tạo ra loại tinh thể thời gian mới bên trong một khối kim cương kích thước milimet. Họ tin rằng đây là tiến bộ có thể cách mạng hóa điện toán lượng tử lẫn tính toán thời gian chính xác bằng cách cung cấp phương pháp bảo toàn năng lượng ổn định giúp đo thời gian cũng như lưu trữ thông tin lượng tử.
Để dễ hiểu hơn, Phó giáo sư vật lý Chong Zu (thành viên nhóm nghiên cứu) so sánh tinh thể thời gian với kim cương hay thạch anh vốn có hình dạng cùng độ sáng bóng nhờ các cấu trúc nguyên tử tổ chức cao. Số nguyên tử carbon trong kim cương tạo thành nhiều mô hình lặp lại dễ dự đoán biểu hiện trong không gian. Tương tự như vậy, nguyên tử của tinh thể thời gian cũng tạo thành mô hình lặp lại nhưng biểu hiện theo thời gian, nghĩa là chúng rung động hoặc “tích tắc” ở tần số không đổi, khiến chúng kết tinh trên không gian và thời gian.
Zu mô tả tinh thể thời gian như đồng hồ không bao giờ cần lên dây cót hoặc thay pin, vì về mặt lý thuyết chúng rung động vô thời hạn. Tuy nhiên ông lưu ý rằng trên thực tế chúng rất mỏng manh và nhạy cảm với môi trường.
“Chúng tôi đã quan sát được hàng trăm chu kỳ trong tinh thể của mình trước khi chúng bị phá vỡ. Thật ấn tượng”, Phó giáo sư Zu cho biết.
Hợp tác cùng Viện Công nghệ Massachusetts (MIT) và Đại học Harvard, nhóm nghiên cứu tạo ra tinh thể thời gian bên trong kim cương. Sau đó họ chiếu chùm tia ni tơ năng lượng cao vào nó, đẩy nguyên tử carbon ra ngoài để tạo ra vô số lỗ hổng cực nhỏ. Khi lấp đầy lỗ hổng, các eletron bắt đầu tương tác với nguyên tử lân cận.
Theo tiến sĩ vật lý Bingtian Ye, tinh thể thời gian chứa hơn một triệu lỗ hổng trong kim cương. Mỗi lỗ hổng có đường kính khoảng 1 micromet. Vi sóng giúp giữ trật tự theo thời gian.
Ứng dụng tiềm năng
Nhóm nghiên cứu tin rằng tinh thể thời gian nhạy cảm với lực lượng tử như từ trường. Chúng có thể đóng vai trò như cảm biến lượng tử hoạt động lâu dài không bao giờ cần sạc lại, mở đường cho việc tính toán thời gian chính xác.
Bộ dao động thạch anh trong đồng hồ hay nhiều thiết bị điện tử khác có xu hướng chạy lệch nên cần hiệu chỉnh. Ngược lại tinh thể thời gian có thể duy trì độ nhất quán từng tích tắc với lượng năng lượng tiêu hao tối thiểu. Hơn nữa cảm biến bằng tinh thể thời gian đo được nhiều tần số cùng một lúc, đem lại cái nhìn đầy đủ hơn về tuổi thọ của vật liệu lượng tử.
