Квазикристаллы были открыты в конце прошлого века израильским ученым Даном Шехтманом. От классических кристаллов они отличаются наличием необычной симметрии и дальним порядком. На ближних расстояниях они кажется неупорядоченными, но на больших расстояниях в расположении атомов становится заметна определенная симметрия. Прежде такие кристаллы считались невозможными, и теоретически объяснить открытие Шехтмана смогли другие физики, Дов Левин и Пол Штайнхард.

Они догадались, что квазикристаллы, на самом деле, периодические — но в более высоком измерении, чем то, в котором оно существует физически. Используя эту модель, физики смогли описать и предсказать механические и термодинамические свойства квазикристаллов, рассказывает Phys.

Еще одно пространственное измерение, перпендикулярное трем уже известным, трудно визуализировать и еще сложнее измерить. Пример такого объекта — тессеракт, или гиперкуб, у которого восемь кубических ячеек в четырехмерном пространстве. Представить его можно лишь в виде проекций.

В новом исследовании ученые из Израиля и Германии продемонстрировали, что кристаллы с большим количеством измерений не только диктуют механические свойства квазипериодических кристаллов, но и определяют их топологические свойства. Изучив картины квазипериодической интерференции электромагнитных поверхностных волн, они обнаружили, что хотя узоры выглядят разными, их топологические свойства в двух измерениях не позволяют отличить одну картину от другой. Единственный способ — свериться с кристаллом более высокого измерения.

Это согласуется с объяснением, которое дали Левин и Штейнхард, и которое было основано на открытиях Роджера Пенроуза. Также ученые смогли открыть еще один интригующий феномен: два разных топологических узора поверхностных волн выглядят одинаковыми, если измерить их через определенный временной интервал. Речь идет о чрезвычайно непродолжительном интервале, измеряемом в аттосекундах. Теория Левина и Штайнхарда объясняет это явление «конкуренцией» между топологическими и термодинамическими свойствами кристаллов.

Команда физиков из Польши и Австралии предложила использовать для решения проблемы ошибок квантовых компьютеров печатные платы, изготовленные при помощи темпоральных кристаллов.