Wetenschappers creëren nieuwe vorm van 'tijdkristal' in diamant

Wetenschappers hebben een nieuwe vorm van ‘tijdkristallen’ gecreëerd, die mogelijk toepassingen kunnen vinden in geavanceerde technologieën zoals kwantumcomputers.

Waar gewone kristallen een regelmatig patroon vormen in de ruimte, vertonen tijdkristallen een regelmatig patroon in de tijd. De nu ontdekte zogenoemde ‘tijdquasikristallen’ gaan nog een stapje verder: ze vertonen meerdere ritmes tegelijk die wiskundig gezien nooit precies op elkaar passen, vergelijkbaar met hoe de getallen pi en e nooit in een nette verhouding uit te drukken zijn.  

Het onderzoeksteam gebruikte hiervoor een speciale diamant waarin stikstofatomen zijn ingebouwd. Deze atomen gedragen zich als kleine magneetjes die met laserlicht en microgolven aangestuurd kunnen worden. Door slim geprogrammeerde pulsen te geven, gingen de magneetjes in een bijzonder ritme trillen.

Robuuster dan eerdere varianten

Het bijzondere aan deze nieuwe vorm van tijdkristallen is dat ze veel robuuster zijn dan eerdere varianten. Zelfs als de aansturing niet helemaal perfect is, blijft het patroon intact. Dit komt door de sterke wisselwerking tussen de magneetjes in de diamant, die als een soort schokdemper werkt.

De onderzoekers ontdekten ook dat ze verschillende soorten tijdquasikristallen konden maken door meerdere groepen magneetjes tegelijk aan te sturen. Dit opent mogelijkheden voor toepassingen in kwantumcomputers en ultraprecieze tijdmeting.

Nauwkeurigere GPS-systemen en betere klokken

In de praktijk zou dit bijvoorbeeld kunnen betekenen dat kwantumcomputers veel stabieler en krachtiger worden, waardoor ze complexere berekeningen kunnen maken. Daarnaast zouden tijdquasikristallen ook een belangrijke rol kunnen spelen in de ontwikkeling van extreem nauwkeurige klokken, die van groot belang zijn voor toepassingen zoals GPS-systemen en communicatie-infrastructuur.

Bron: Physical Review X