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【タイムクリスタル】新物質、時間結晶とは?【素人が解り易く?解説】

タイムクリスタル

ヤフーニュースによると、

タイムクリスタル(時間結晶)という、

規格外の物質が2つの研究グループにより生成されたとの事。

なんだか、ファイナルファンタジーにでも出てきそうな

ネーミングですが、決してそうではありません。

物理学には詳しくないですが、簡単に解説いたします。

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タイムクリスタル(時間結晶)とは?

そもそもタイムクリスタル(時間結晶)とは、

一体何なのか?

タイムクリスタル(時間結晶)とは、

「時間に周期的なパターンをもつ物質」の事で、

タイムクリスタルをボールに例えてみると、

ある一定の速度で永久的に周り続けるボールが作られたという事になります。

凄くないですか?

ただ、ボールが自ら勝手に周る訳ではありません。

今回発表されたのは、

ボールをツンと突っ突くと、一定の速度で周り続け、

そして一度周りだすと、後からツンと突っ突いても、

速度は変わらずにず~っと、同じ一定の速度で周り続けるという感じ。

元々、2016年8月に

カリフォルニア大学バークレー校の准教授ノーマン・ヤオ 氏が

熱平衡に達することが決してできない周期的に駆動される系では、

時間結晶が可能であるかもしれないという、ややこしい条件付きですが、

時間結晶を研究室で生成するためのアイデアを発表しています。

「あなたがゼリーを揺さぶったとき、それが予想する揺れとは違う反応を示したとすれば、すごくおかしなことだと思いませんか?」と、ヤオはバークレー校のプレスリリースにて、時間結晶のふるまいをゼリーの振動にたとえて説明している。「それが時間結晶の真髄とも呼べるものなのです。駆動する力の周期をTとするならば、それに系は同調し、T以上の周期で振動するのが観測できるということなのです」

この時はゼリーに例えていますが、

誰もが、「プルン」 ってなると思ってゼリーを揺さぶったところ、

「ブルルルルルルルルル」って永久的に振動するゼリーが作れると言ってます。

この発表が8月で、翌月9月と翌々月の10月に、

2つの研究所でタイムクリスタルが生成されています。

めっちゃ、速いですね。

非平衡状態にある時間結晶の誕生

一方、メリーランド大学のクリス・モンロー率いる研究チームは、2016年9月、ヤオが提案した実験方法に基づいた時間結晶の生成に成功。彼らは、元素イッテルビウム(ytterbium)のイオン10個をリング状に並べ、これらの平衡状態を崩すために1つめのレーザーで磁場を形成。次に、1つのイオンのスピンを2つ目のレーザーパルスで反転させた。すると粒子の相互作用により、次のイオンのスピンが反転し、それがまた次のイオンへと反転が続いた。彼らは一定のリズムでスピンを反転させ、その2倍の周期で反転を繰り返す系をつくり出した。

その1カ月後の10月には、ハーヴァード大学教授のミハイル・ルーキン率いる研究グループが、中心部に窒素原子が存在する特殊なダイヤモンド結晶を使用して時間結晶を生成した。彼らは強い相互作用と不規則性をもつ約100万個の量子電子のスピンを、マイクロ波パルスで反転させると、系はマイクロ波パルスの3倍の周期でスピン反転を繰り返した。

これらの実験では、2つの系は確かに時間の並進対称性を破っていることが認められた。さらに、一度生成された時間結晶に対し、駆動するパルスの周期や強さを変えたりしても、結晶内の振動は堅固に変わらないままだった。

タイムクリスタル(時間結晶)の生成で何がどうなる?

タイムクリスタルの生成に成功したことによって何が出来るのかというと、

安定した量子コンピューターの開発に応用できるとの事。

量子コンピューターといえば、計算速度が従来のPCの1億倍高速と言われていて、

スーパーコンピューターが何百年かかる計算を数秒でこなすとも言われています。

この時間結晶、一定周期で永久的に動くという事なので、

もっと研究が進むと、

悪意のある人が応用してしまうと恐ろしいですが、

発電とかエネルギー関連にも応用できるんじゃないかと

素人の私なんかは思ってしまいますが、

便利になる事は間違いなさそうですね。

タイムクリスタル…

ファイナルファンタジーのアイテムではないですよ?

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