Kuantum bilgisayarların en büyük zorluklarından biri olan veri depolama süresine yönelik heyecan verici bir gelişme yaşandı. Yeni araştırmalar, son derece kararsız olduğu düşünülen zaman kristallerinin, kuantum bilgisayarlar için veri depolama alanında çığır açabileceğini gösteriyor. Mevcut kuantum veri depolama sistemlerinin milisaniyelerle sınırlı kalma süresi, bu yeni teknolojiyle dakikalara kadar uzayabilir.
Yapılan deneylerde, bilim insanları zaman kristallerinin mekanik dalgalarla nasıl etkileşim kurduğunu inceledi. Zaman kristallerinin beklenenin aksine, bir mekanik yüzey dalgasına zarar görmeden bağlanabildiği ortaya kondu. Bu durum, zaman kristallerinin doğasında bulunan sağlamlığın, başka sistemlerle etkileşimde kullanılabileceği anlamına geliyor.
Araştırmacılar, bu bulgularını Nature Communications adlı saygın bilimsel dergide yayımladı. Geleneksel kristaller uzayda düzenli atom dizilimine sahipken, zaman kristalleri belirli zaman periyotlarından sonra tekrar eden bir duruma dönerler. Bu, dışarıdan bir etkiyle değil, kendi içlerinde kendiliğinden periyodik bir hareket sergilemeleriyle öne çıkar.
2012'den bu yana çeşitli zaman kristali düzenekleri rapor edilmiş olsa da, bu çalışma özellikle magnolardan (spin adı verilen kuantum özelliğindeki kolektif dalgalar) yararlanıyor. Bilim insanları, süperakışkan haldeki helyum-3 içinde bu magnonları oluşturarak, zaman kristallerini mekanik yüzey dalgalarıyla etkileştirmeyi başardı. Bu etkileşim, zaman kristalinin kararlılığını bozmadan, yaklaşık birkaç dakika boyunca korunmasını sağladı.
Kuantum bilgisayarlar, klasik bilgisayarlardan farklı olarak, kuantum bit (kubit) adı verilen birimlerle çalışır. Kubitler, aynı anda hem 0 hem de 1 durumunda bulunabilme süperpozisyonuna sahip olduğundan, çok daha yüksek işlem gücü potansiyeli sunar. Ancak bu hassas kuantum durumunu koruyabilen uzun ömürlü bir hafıza teknolojisi henüz yaygın değil. Günümüz kuantum bilgisayarlarındaki hafızalar, çevresel gürültü gibi etkenlerle kolayca bozulabilen spin yönelimlerine dayanır ve bu nedenle depolama süresi yalnızca milisaniyelerle sınırlıdır.
Zaman kristallerinin sunduğu dakikalara varan depolama süresi, kuantum bilgisayarların daha karmaşık hesaplamalar yapabilmesi için önemli bir adım teşkil ediyor. Yüzey dalgasının zaman kristali frekansında bir iz bırakması, bu etkinin kuantum veriyi depolamak için kullanılabileceği anlamına geliyor. Daha uzun süreli kuantum hafızası, verilerin bozulmadan önce daha fazla kuantum işlemine tabi tutulmasına olanak tanıyarak daha ileri düzeydeki görevlerin gerçekleştirilmesini mümkün kılacaktır.
Araştırmacılar, zaman kristallerinin optomekanik sistemlerle olan benzerliklerini de inceleyerek, bu alandaki teorik bilgilerin zaman kristali araştırmalarına nasıl ışık tutabileceğini değerlendiriyor. Bu keşif, kuantum algılama ve kuantum kontrol alanlarında önemli ilerlemeler vaat ediyor.
