Une équipe de physiciens de l’Université de Yale a observé la signature d’un cristal de temps discret (DTC) dans un endroit inattendu : un cristal de dihydrogénophosphate d’ammonium, plus connu sous le nom de phosphate de monoammonium (MAP).
Rovny et al ont recherché la signature d’un cristal à temps discret dans un cristal de phosphate de monoammonium. Crédit image : Michael Marsland, Université de Yale.
Les cristaux ordinaires tels que le sel ou le quartz sont des exemples de cristaux spatiaux ordonnés en 3D. Leurs atomes sont disposés dans un système répétitif, ce que les scientifiques savent depuis un siècle.
Les cristaux temporels, identifiés pour la première fois en 2016, sont différents. Leurs atomes tournent périodiquement, d’abord dans une direction, puis dans une autre, lorsqu’une force pulsatoire est utilisée pour les faire basculer.
En outre, le “tic-tac” d’un cristal de temps est verrouillé à une fréquence particulière, même lorsque les retournements d’impulsions sont imparfaits.
“La compréhension des cristaux temporels pourrait permettre d’améliorer les horloges atomiques, les gyroscopes et les magnétomètres, et contribuer à l’élaboration de technologies quantiques potentielles”, ont déclaré les physiciens de Yale.
Leurs résultats sont décrits dans une paire d’articles publiés dans des revues. Physical Review Letters et Physical Review B.
Ces études représentent la deuxième expérience connue observant une signature révélatrice d’un CPT dans un solide.
“Nous avons décidé d’essayer de rechercher nous-mêmes la signature du CPT. Nous avions cultivé des cristaux de PAM pour une expérience complètement différente, et il se trouve que nous en avions un dans notre laboratoire”, a déclaré Sean Barrett, professeur à Yale.
“Les cristaux MAP sont considérés comme si faciles à cultiver qu’ils sont parfois inclus dans les kits de culture de cristaux destinés aux jeunes.”
“Il serait inhabituel de trouver une signature de cristal temporel à l’intérieur d’un cristal MAP, car on pensait que les cristaux temporels se formaient dans des cristaux présentant plus de ‘désordre’ interne.”
Le professeur Barrett et ses collègues ont utilisé la résonance magnétique nucléaire pour rechercher une signature de CPT – et l’ont rapidement trouvée.
“Nos mesures cristallines semblaient très frappantes dès le départ”, a déclaré le professeur Barrett.
“Notre travail suggère que la signature d’un CPT pourrait être trouvée, en principe, en regardant dans un kit de culture de cristaux pour enfants”.
“Une autre chose inattendue s’est produite, également. Nous avons réalisé que le simple fait de trouver la signature du CPT ne prouvait pas nécessairement que le système avait une mémoire quantique de sa création”, a déclaré Robert Blum, étudiant diplômé de Yale.
Cela nous a incités à essayer un “écho” de cristal temporel, qui a révélé la cohérence cachée, ou ordre quantique, au sein du système”, a déclaré Jared Rovny, étudiant diplômé de Yale.
Les résultats de l’équipe, combinés aux expériences précédentes, constituent une “énigme” pour les théoriciens qui tentent de comprendre comment se forment les cristaux de temps.
“Il est trop tôt pour dire quelle sera la résolution de la théorie actuelle des cristaux de temps discrets, mais les gens travailleront sur cette question pendant au moins les prochaines années”, a déclaré le professeur Barrett.
