L’idea dei cosiddetti cristalli temporali è stata proposta dal fisico Frank Wilczek nel 2012. Ha suggerito che se i cristalli noti a tutti noi dal diamante al sale da cucina hanno uno o più assi di simmetria della loro struttura interna, allora le simmetrie possono esistere anche nel tempo e differire in ogni momento sulla linea temporale. In natura tali cristalli non sono stati trovati, e se lo fossero, allora le loro proprietà cambierebbero nel tempo, facendolo però con una certa periodicità (simmetria).
In realtà, è solo questo, la simmetria, che mette in relazione i cristalli familiari (con simmetria spaziale) e i cristalli temporali (con simmetria temporale). Le caratteristiche del primo e del secondo si ripetono con una sequenza impeccabile, sebbene nel primo caso si parli di spazio e nel secondo di tempo. Non sono ancora state presentate prove convincenti dell’esistenza di cristalli temporanei, o questi risultati rimangono oggetto di controversie tra gli scienziati.
Più di 100 scienziati di una dozzina di istituzioni scientifiche negli Stati Uniti hanno preso parte all’esperimento sul computer quantistico di Google, direttamente o indirettamente. Il sistema quantistico presentato ai ricercatori come un semplice strumento per trasformare un gruppo di qubit in un cristallo temporale. Tutto ciò che serviva era forzare questo gruppo di qubit a rimanere stabile per un tempo abbastanza lungo e dimostrare un cambiamento periodico negli stati di fase – per mostrare la simmetria delle caratteristiche nel tempo. Nel sistema Google Sycamore, tutti questi punti possono essere impostati e tracciati.
Durante l’esperimento, gli scienziati hanno mostrato simmetria temporale per catene di 8, 12 e 16 qubit. La periodicità temporale delle proprietà dei qubit è stata preservata in tutti i casi, il che dà motivo di parlare della prima realizzazione fisica di un vero cristallo temporale discreto. Ci si può aspettare che i cristalli temporali mostrino la strada verso la stabilità dell’informatica quantistica, nel corso della quale i qubit fisici esisteranno indefinitamente senza errori.
Inoltre, la teoria dei cristalli temporanei solleva un enigma sotto forma di violazione della seconda legge della termodinamica, quando un sistema (cristallo) in uno stato eccitato non ritorna a uno stato stabile con l’energia atomica più bassa per il mezzo ( arriva all’equilibrio termico), ma rimane stabile e rigorosamente ordinato ad un livello di alta energia.
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