Tijdquasikristallen: Een Nieuwe Materiefase voor Kwantumtoepassingen

In een baanbrekende prestatie hebben fysici aan de Washington University in St. Louis een "tijdquasikristal" gecreëerd, een nieuwe materiefase die de conventionele opvattingen over tijd en beweging uitdaagt. In tegenstelling tot gewone kristallen met herhalende ruimtelijke patronen, vertonen tijdskristallen herhalende patronen in de tijd, oscillerend met constante frequenties. Dit onderzoek, gepubliceerd in Physical Review X, markeert een belangrijke vooruitgang sinds de creatie van het eerste tijdskristal in 2016. Het WashU-team construeerde hun quasikristallen in een diamant van millimeterformaat, door deze te bombarderen met stikstofbundels om atoomgrote leegtes te creëren. Elektronen die deze ruimtes bezetten, interageren kwantummechanisch en vormen het tijdquasikristal, met een grootte van ongeveer één micrometer. Microgolfpulsen initiëren de ritmes in deze quasikristallen, waardoor er orde in de tijd ontstaat. Tijdskristallen en quasikristallen hebben potentieel voor diverse toepassingen. Hun gevoeligheid voor kwantumkrachten, zoals magnetisme, suggereert hun gebruik als duurzame kwantumsensoren die niet hoeven te worden opgeladen. Ze bieden ook een nieuwe benadering van nauwkeurige tijdwaarneming, die mogelijk de stabiliteit van kwartskristaloscillatoren overtreft. Bovendien kunnen tijdskristallen een revolutie teweegbrengen in kwantumcomputing door langdurig kwantumgeheugen te bieden, vergelijkbaar met kwantum-RAM. Hoewel deze technologie nog ver weg is, vertegenwoordigt de creatie van een tijdquasikristal een cruciale stap voorwaarts.