لقد خطينا للتو خطوة أقرب إلى بلورات الوقت التي يمكن استخدامها في تطبيقات عملية.
أعطى العمل التجريبي الجديد درجة حرارة محيطة بلور الزمن في نظام غير معزول عن بيئته المحيطة.
وفقًا للباحثين ، فإن هذا يمهد الطريق لبلورات زمنية على نطاق الرقائق يمكن استخدامها في بيئات العالم الحقيقي ، بعيدًا عن معدات المختبرات باهظة الثمن اللازمة لتشغيلها.
“عندما يتبادل نظامك التجريبي الطاقة مع ما يحيط به ، يعمل التبديد والضوضاء جنبًا إلى جنب لتدمير الترتيب الزمني ،” يقول المهندس حسين طاهري من جامعة كاليفورنيا ، ريفرسايد.
“في منصة الضوئيات الخاصة بنا ، يوازن النظام بين الكسب والخسارة لإنشاء بلورات الوقت والحفاظ عليها.”
تعتبر بلورات الزمن ، التي تسمى أحيانًا بلورات الزمكان ، والتي تم تأكيد وجودها قبل بضع سنوات فقط ، رائعة كما يوحي اسمها. إنها مرحلة من المادة تشبه إلى حد كبير البلورات العادية ، ولها خاصية إضافية مهمة جدًا.
في البلورات العادية ، يتم ترتيب الذرات المكونة في أ هيكل شبكي ثابت ثلاثي الأبعاد – تعتبر الشبكة الذرية للماس أو بلورة الكوارتز مثالاً جيدًا. قد يكون لهذه الشبكات المتكررة تكوينات مختلفة ، لكنها لا تتحرك كثيرًا ضمن تشكيل معين ؛ هم فقط يعيدون أنفسهم في الفضاء.
في بلورات الزمن ، تتصرف الذرات بشكل مختلف قليلاً. تتأرجح في اتجاه واحد ، ثم في الاتجاه الآخر. هذه التذبذبات – تسمى “تيك توك” – مقفلة على تردد منتظم ومحدّد. حيث تتكرر بنية البلورات المنتظمة في الفضاء ، تتكرر في بلورات الوقت في المكان والزمان.
لدراسة بلورات الوقت ، غالبًا ما يستخدم العلماء مكثفات بوز-آينشتاين لأشباه جسيمات الماغنون. يجب أن تبقى في درجات حرارة منخفضة للغاية ، قريبة جدًا من الصفر المطلق. هذا يتطلب معدات معملية متخصصة ومتطورة للغاية.
في بحثهم الجديد ، ابتكرت طاهري وفريقها بلورة زمنية بدون تبريد فائق. كانت بلورات وقتهم عبارة عن أنظمة كمومية بصرية كاملة تم إنشاؤها في درجة حرارة الغرفة. أخذوا في البداية ميكروسوناتور صغير ، قرص زجاجي من فلوريد المغنيسيوم يبلغ قطره لا يكاد مليمتر. ثم قاموا بقصف هذا المورّاد البصري بأشعة من ليزرين.
تشير النتوءات دون التوافقية ذاتية الحفظ (solitons) الناتجة عن الترددات المتولدة عن شعاعي الليزر إلى تكوين بلورات زمنية. يقوم النظام بإنشاء مصيدة محززة دوارة للملفات الضوئية والتي تعرض بعد ذلك دورية.
استخدم الفريق للحفاظ على سلامة النظام في درجة حرارة الغرفة قفل الحقن الذاتي، وهي تقنية تضمن احتفاظ إخراج الليزر بتردد بصري معين. ويقول الباحثون إن هذا يعني أن النظام يمكن نقله من المختبر واستخدامه في التطبيقات الميدانية.
بالإضافة إلى الاستكشافات المستقبلية المحتملة لخصائص بلورات الوقت ، مثل انتقالات الطور والتفاعلات البلورية الزمنية ، يمكن استخدام النظام لأخذ قياسات جديدة للوقت نفسه. بل يمكن دمج بلورات الوقت ، ذات يوم ، في أجهزة الكمبيوتر الكمومية.
“نأمل أن يمكن استخدام هذا النظام الفوتوني في مصادر تردد لاسلكي مدمجة وخفيفة الوزن مع استقرار فائق بالإضافة إلى ضبط الوقت بدقة” طاهري يقول.
تم نشر بحث الفريق في التواصل مع الطبيعة.
