Ilmuwan berhasil menciptakan fase materi baru bernama kristal waktu rondeau dengan memanfaatkan cacat atom dalam berlian.
Ilustrasi dibuat oleh AI.Ringkasan
- Ilmuwan menciptakan fase materi baru bernama "kristal waktu rondeau" menggunakan berlian.
- Fase ini memadukan keteraturan waktu jangka panjang dengan ketidakteraturan skala pendek.
- Temuan ini berpotensi besar bagi pengembangan memori dan sirkuit komputer kuantum.
PENELITI berhasil menciptakan fase materi baru yang dikenal sebagai rondeau time crystal, sejenis kristal waktu yang menampilkan keteraturan jangka panjang sekaligus ketidakteraturan dalam skala waktu pendek.
Sejak pertama kali diprediksi secara teoretis pada 2012, kristal waktu telah menjadi topik hangat dalam fisika kuantum.
Berbeda dari kristal biasa, seperti berlian, es, atau garam, yang memiliki pola berulang dalam ruang, kristal waktu menunjukkan pola berulang dalam waktu.
Sistem ini berosilasi secara periodik tanpa kehilangan energi, bahkan ketika berada dalam keadaan stabil.
Karena sifatnya yang unik, kristal waktu dipandang menjanjikan sebagai fondasi memori kuantum yang stabil dan sirkuit kuantum yang lebih tahan kesalahan.
Namun, kristal waktu bukan satu entitas tunggal. Sejauh ini, para ilmuwan mengenal kristal waktu diskret yang digerakkan oleh gangguan eksternal, serta kristal waktu kontinu yang dapat mempertahankan osilasi sendiri.
Studi baru yang terbit di Nature Physics, memperkenalkan varian lain, kristal waktu rondeau, yang menggabungkan keteraturan temporal jangka panjang dengan variasi atau “kekacauan kecil” pada skala waktu singkat.
Nama rondeau sendiri terinspirasi dari dunia seni. Dalam musik klasik, rondeau atau rondo adalah bentuk komposisi dengan tema utama yang berulang, diselingi variasi.
Contoh paling terkenal adalah Rondo alla Turca karya Mozart. Analogi ini, menurut para peneliti, mencerminkan bagaimana keteraturan dan variasi dapat hidup berdampingan.
“Motivasi riset ini datang dari cara keteraturan dan variasi hadir bersama dalam seni dan alam,” ujar Leo Moon, mahasiswa doktoral University of California, Berkeley, sekaligus salah satu penulis studi, kepada Phys.org.
Ia menambahkan bahwa bahkan kristal biasa pun kerap memiliki unsur keteraturan dan ketidakteraturan sekaligus.
Es, misalnya, memiliki posisi atom oksigen yang teratur, tetapi ikatan hidrogennya tersusun secara acak, dan keacakan lokal itu menyimpan informasi struktural penting.
Untuk menciptakan fase materi eksotis ini, tim peneliti menggunakan atom karbon-13 dalam berlian. Berlian tersebut mengandung cacat khusus berupa atom nitrogen yang berada di sebelah “kekosongan” dalam kisi kristal.
Cacat ini dikenal sebagai nitrogen-vacancy (NV) centers, yang sudah lama dimanfaatkan dalam eksperimen kuantum. Ketika disinari laser, pusat NV ini menjadi terpolarisasi secara spin.
Dengan menambahkan pulsa gelombang mikro dan rangkaian pulsa “spin-locking” yang dirancang secara presisi, para peneliti berhasil memaksa sistem tersebut membentuk kristal waktu rondeau.
Bahkan, mereka juga berhasil menyimpan informasi dalam pola waktu pulsa ini, menggunakan prinsip yang menyerupai pengkodean karakter ASCII.
Yang lebih menarik, para peneliti menegaskan bahwa metode ini tidak terbatas pada berlian saja.
“Meskipun eksperimen kami berfokus pada spin nuklir dalam berlian, konsep dasarnya dapat diterapkan pada berbagai platform simulator kuantum lainnya,” tulis mereka dalam makalah tersebut.
Penemuan ini membuka jalur baru untuk mempelajari keteraturan temporal dan dinamika kuantum jangka panjang.
Jika kristal waktu seperti ini dapat distabilkan dan dikendalikan, mereka berpotensi menjadi elemen kunci dalam komputer kuantum generasi mendatang, khususnya untuk memori kuantum yang tahan gangguan dan sirkuit yang lebih andal.
Riset tentang kristal waktu juga sedang berkembang di berbagai platform lain, termasuk sistem atom ultra-dingin dan qubit superkonduktor.
Studi-studi sebelumnya di Nature dan Science menunjukkan bahwa kristal waktu dapat bertahan lama dan relatif kebal terhadap gangguan lingkungan, sebuah sifat yang sangat langka dalam sistem kuantum.
Dengan kristal waktu rondeau, para ilmuwan kini menunjukkan bahwa keteraturan dan kekacauan tidak selalu saling meniadakan.
Justru, dalam skala kuantum, keduanya bisa berpadu membentuk fase materi yang sama sekali baru, dan mungkin, suatu hari nanti, menjadi tulang punggung teknologi komputasi masa depan.
Disadur dari Popular Mechanics.
Posting Komentar