O objeto desafia as leis da física e pode revolucionar a forma como os futuros computadores funcionam.
Os cientistas afirmam ter criado com sucesso um cristal de tempo por cerca de 100 segundos no coração do processador quântico Sycamore do Google. Esta é a primeira vez que este estranho e fascinante material foi observado por tempo suficiente para ser estudado.
Um cristal de tempo é um conceito apresentado pela primeira vez em 2012 pelo físico americano Frank Wilczek; o termo designa uma estrutura composta por um grupo de partículas ordenadas em um padrão repetido, como um cristal clássico, mas que se movem e retornam ao seu estado original periodicamente, como um oscilador.
Em outras palavras, o arranjo dos cristais padrão se repete no espaço, enquanto o dos cristais temporais se repete no tempo.
Mas, acima de tudo, eles são capazes de mudar indefinidamente de um estado para outro sem entrada de energia, como um relógio perpétuo, e sem nunca perder nenhum deles.
Como um pêndulo que continua balançando
Todos os sistemas tendem a evoluir para um estado mais desordenado, onde a energia é distribuída uniformemente.
Mas os cristais de tempo não seguem essa regra fundamental. Em vez de se aproximarem lentamente do equilíbrio térmico – de modo que sua energia ou temperatura seja uniformemente distribuída por todo o ambiente – eles ficam presos entre dois estados de energia acima desse estado de equilíbrio, passando indefinidamente de um para o outro.
Um cristal temporal é, portanto, como um pêndulo que continua oscilando. Mas nenhum objeto de grande escala pode se comportar como tal; até mesmo um pêndulo completamente isolado do atrito e da resistência do ar acabará parando.
A prova de uma nova fase da matéria
No mundo quântico, os objetos se comportam tanto como partículas pontuais quanto como pequenas ondas, que definem a probabilidade da presença de uma partícula.
O acaso pode fazer com que a onda de probabilidade se cancele em todos os lugares, exceto em uma pequena região: a partícula então se torna localizada.
Os pesquisadores usaram esse processo de localização como base de seu experimento. Eles usaram 20 tiras de alumínio supercondutor para criar seus qubits e, em seguida, programaram cada um deles em um dos dois estados possíveis.
Ao projetar um feixe de microondas nas fitas, eles foram capazes de mudar seus qubits de um estado para outro.
A equipe repetiu o experimento dezenas de milhares de vezes, parando em lugares diferentes para registrar os estados em que os qubits estavam.
Eles então observaram que este último apenas alternava entre duas configurações e que não absorviam o calor do feixe de micro-ondas: portanto, eles haviam criado um cristal de tempo.
Mas, como todos os computadores quânticos, o Sycamore do Google sofre de decoerência, que pode causar a degradação dos estados quânticos dos qubits, e significa que as oscilações dos cristais do tempo inevitavelmente diminuem conforme o ambiente interfere no sistema.
Os pesquisadores estão, portanto, trabalhando para isolar seu processador de forma mais eficaz para remediar o problema.
O interesse do Google em cristais de tempo é porque eles podem potencialmente alimentar computadores quânticos ultrapoderosos, capazes de realizar cálculos em grande escala muito mais rápido do que um supercomputador padrão.
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