Collegato, per la prima volta, un cristallo temporale, un nuovo stato della materia con moto periodico nel tempo senza consumo di energia esterna, a un sistema optomeccanico esterno; questo risultato apre la strada all’utilizzo dei cristalli temporali per sviluppare dispositivi quantistici avanzati, come sensori ultra-precisi o sistemi di memoria per computer quantistici, aumentando significativamente la loro potenza e durata operativa. La scoperta, pubblicata su Nature Communications, e’ stata condotta da ricercatori dell’Universita’ di Aalto.
Lo studio ha mostrato che i cristalli temporali formati da quasiparticelle chiamate magnoni in un superfluido di elio-3 possono mantenere il loro moto per un tempo senza precedenti e interagire con oscillatori meccanici vicini in modi controllabili, analoghi a fenomeni gia’ usati in fisica sperimentale come la rilevazione delle onde gravitazionali. I cristalli temporali sono un nuovo stato della materia proposto per la prima volta nel 2012 dal fisico e premio Nobel Frank Wilczek. A differenza dei cristalli convenzionali, che hanno una struttura che si ripete nello spazio, i cristalli temporali presentano una struttura che si ripete periodicamente nel tempo. Questo significa che, anche nello stato a energia minima, questi sistemi quantistici mostrano un moto periodico senza bisogno di energia esterna, mantenendo una dinamica stabile e persistente. L’esistenza dei cristalli temporali e’ stata dimostrata sperimentalmente nel 2016 e rappresenta una forma di materia fuori dall’equilibrio termico. Sono stati ottenuti, ad esempio, utilizzando onde radio per pompare quasiparticelle chiamate magnoni in un superfluido di elio-3 a temperature ultrabasse. Questa nuova forma di materia potrebbe essere utilizzata per migliorare enormemente dispositivi come i computer quantistici, offrendo sistemi di memoria più potenti e sensori estremamente precisi, grazie alla loro capacità di mantenere uno stato dinamico stabilmente nel tempo. In sintesi, i cristalli temporali sono un avanzamento rivoluzionario nella fisica quantistica che combina struttura, moto e stabilità nel tempo, con ampie applicazioni future nell’informatica quantistica e nella metrologia avanzata.
