Кристалл времени — это система, которая повторяется во времени так же, как обычные кристаллы повторяются в пространстве. Она циклически сдвигается во времени, обладая устойчивым ритмом. Отличительная особенность темпорального кристалла в том, что это движение возникает само по себе, а не задается внешними часами.

В эксперименте, проведенном учеными из Нью-Йоркского университета, использовался акустический левитатор — устройство, которое захватывает небольшие объекты стоячей звуковой волной. Каждая волна удерживает в узловой точке миллиметровые шарики из пенополистирола. Точка давления действует как неглубокая чаша, удерживая на месте легкую бусинку. Когда два шарика разного размера помещаются в соседние узлы, они начинают взаимодействовать, рассеивая звуковые волны, сообщает Quantum Insider.

Ключевую роль в этом процессе играют невзаимные силы: из-за разницы в размерах частицы рассеивают звук асимметрично, что позволяет им извлекать энергию из статичного звукового поля. При определенных условиях эта поступающая энергия в точности компенсирует потери на трение о воздух, и частицы захватываются в режим бесконечных периодических колебаний.

Это нарушает симметрию времени: хотя правила системы неизменны, ее состояние периодически меняется. Колебания, которые можно разглядеть невооруженным глазом, сохраняются часами. Частота задается не внешним источником, а возникает из внутренней динамики самой системы.

Открытие имеет важное технологическое значение. Полученные результаты указывают на новый способ проектирования сверхстабильных автономных осцилляторов и датчиков для микроскопических электромеханических систем, не зависящих от электронной обратной связи или внешних тактовых генераторов.

В более фундаментальном смысле работа показывает, что рассеяние энергии не всегда разрушает порядок. При определенных условиях оно может даже способствовать повышению устойчивости. Эта идея противоречит традиционному представлению, в котором трение и потери считаются проблемами, которые необходимо минимизировать. Кроме того, авторы демонстрируют, что ключевые свойства кристаллов времени могут возникать без квантовой запутанности, за счет тщательно структурированного диссипативного взаимодействия.

Есть у системы и ограничения: эффект наблюдается лишь в узком диапазоне размеров частиц и сил связи. В дальнейшем исследователи намерены масштабировать систему и расширить возможности ее применения в оптических и механических устройствах.

Прошлой осенью команда ученых заявила о получении «первого в истории кристалла пространства-времени». Система, структурированная как в пространстве, так и во времени, представляет собой жесткую решетку из топологических солитонов, которые поддерживаются устойчивыми колебаниями ориентаций молекул жидкого кристалла.