Sam w sobie kryształ czasu różni się od standardowego kryształu tym, że jego wzór powtarza się regularnie nie tyle w przestrzeni, ile w czasie. Pierwsze kryształy czasoprzestrzenne naukowcy przedstawili dopiero kilka lat temu, a zaledwie kilka miesięcy temu, w 2022 roku fizycy ogłosili stworzenie pary kryształów czasu, która mogłaby znaleźć zastosowanie w komputerach kwantowych.
Czytaj także: Pierwsza w historii interakcja kryształów czasu. Otwiera drzwi do przełomowych odkryć
W najnowszym artykule naukowym opublikowanym w periodyku Science Advances naukowcy opisali zupełnie nowe kryształy czasu, które działają w zakresie częstotliwości mikrofalowych i które są w stanie wzmacniać padające na nie promieniowanie elektromagnetyczne. Pierwsze badania na tychże kryształach czasoprzestrzennych wskazują, że mogą one w najbliższych latach znaleźć zastosowanie chociażby w systemach komunikacji bezprzewodowej oraz w laserach.
Czytaj także: Po raz pierwszy sfilmowano kryształy czasu
Już od dawna naukowcy próbowali stworzyć fotoniczne kryształy czasu, bo taką nazwę noszą te struktury. Problemem jednak było odtworzenie struktur istniejących w teorii w materiale trójwymiarowym. Jeżeli jednak trzy wymiary stanowią problem, to należy coś uprościć. Naukowcy z Politechniki w Karlsruhe oraz z Uniwersytetu w Stanford postanowili spróbować stworzyć kryształ czasu w dwóch wymiarach, na tak zwanej metapowierzchni. Takie podejście okazało się tym właściwym. Nie dość, że naukowcy byli w stanie stworzyć w końcu odpowiedni kryształ, to na dodatek byli w stanie eksperymentalnie sprawdzić jego zachowanie. Okazało się, że dotychczas jedynie czysto teoretyczny kryształ czasu zachowuje się zgodnie z przewidywaniami i wzmacnia światło, które na niego pada.
Jak kryształy czasu wzmacniają padające na nie światło?
Jak tłumaczy Xuchen Wang, główny autor opracowania, padające na kryształ fotony układają się w powtarzający się w czasie wzór, który umożliwia ich synchronizację i powstanie interferencji konstruktywnej, która prowadzi do wzmocnienia amplitudy fali wypadkowej. Twórcy fotonicznych kryształów czasu wskazują, że wzmacniają one nie tylko promieniowanie, które na nie pada, ale także to, które przesuwa się po jego powierzchni, a to z kolei oznacza, że można by było je wykorzystać do tworzenia układów zintegrowanych, w których problemem zawsze jest osłabianie siły sygnału.
To właśnie ta cecha nowych kryształów czasu sprawia, że mogą one w krótkim czasie znaleźć zastosowanie w wielu obszarach technologii. Wzmacnianie sygnałów elektromagnetycznych może być przydatne w nadajnikach i odbiornikach bezprzewodowych. Jakby nie patrzeć, powszechnym problemem w tej technologii jest słabnięcie sygnałów z odległością. To samo dotyczy zresztą nie tylko komunikacji bezprzewodowej, ale także chociażby laserów, gdzie do wzmacniania sygnału powszechnie wykorzystuje się zwierciadła.
