Zeit-Quasikristalle: Eine neue Materiephase für Quantenanwendungen

Physiker der Washington University in St. Louis haben mit einer bahnbrechenden Leistung einen "Zeit-Quasikristall" geschaffen, eine neuartige Materiephase, die das konventionelle Verständnis von Zeit und Bewegung in Frage stellt. Im Gegensatz zu gewöhnlichen Kristallen mit sich wiederholenden räumlichen Mustern weisen Zeitkristalle sich wiederholende Muster in der Zeit auf und schwingen mit konstanten Frequenzen. Diese in Physical Review X veröffentlichte Forschung stellt einen bedeutenden Fortschritt seit der Schaffung des ersten Zeitkristalls im Jahr 2016 dar. Das WashU-Team konstruierte seine Quasikristalle in einem millimetergroßen Diamanten, indem es ihn mit Stickstoffstrahlen beschoss, um atomgroße Fehlstellen zu erzeugen. Elektronen, die diese Räume besetzen, interagieren quantenmechanisch und bilden den Zeit-Quasikristall mit einer Größe von etwa einem Mikrometer. Mikrowellenimpulse initiieren die Rhythmen innerhalb dieser Quasikristalle und stellen eine Ordnung in der Zeit her. Zeitkristalle und Quasikristalle bergen Potenzial für vielfältige Anwendungen. Ihre Empfindlichkeit gegenüber Quantenkräften wie Magnetismus deutet auf ihre Verwendung als langlebige Quantensensoren hin, die keine Aufladung benötigen. Sie bieten auch einen neuartigen Ansatz für die Präzisionszeitmessung, der möglicherweise die Stabilität von Quarzkristalloszillatoren übertrifft. Darüber hinaus könnten Zeitkristalle das Quantencomputing revolutionieren, indem sie einen langfristigen Quantenspeicher bereitstellen, ähnlich einem Quanten-RAM. Obwohl diese Technologie noch in weiter Ferne liegt, stellt die Schaffung eines Zeit-Quasikristalls einen entscheidenden Schritt nach vorn dar.