27.09.2021, 10:18
Исследователи показали, что для изучения кристаллов дискретного времени можно использовать классические подходы вместо более сложных квантовых.
Ученые показали, что исследовать такие сложные системы, как кристаллы времени, можно без сложных квантовых методов — достаточно классических моделей
Впервые предсказанные в 2012 году, кристаллы дискретного времени (discrete time crystals/DTC) открыли новую область исследований и были изучены как в теории, так и в ряде экспериментов. Кроме стандартных систем физики исследовали и так называемые «предтермические» кристаллы времени — это относительно простые в реализации системы, которые нагреваются не так быстро, как можно было бы ожидать, основываясь на их структуре. Вместо этого поведение таких систем зависит от времени: чем чаще их структура нарушается извне (например, при нагревании), тем дольше они сохраняют стабильность.
DTC— это очень сложные физические системы, и нам еще многое предстоит узнать об их необычных свойствах. Подобно тому, как стандартный кристалл нарушает трансляционную симметрию, потому что его структура не везде одинакова в пространстве, DTC нарушают временную трансляционную симметрию, потому что при периодическом «встряхивании» через определенные интервалы времени структура такой системы меняется. До сих пор физики знали о таких кристаллах достаточно мало из-за сложности квантовых методик, используемых для их описания.
Авторы новой работы обнаружили, что для предтермических DTC они могут избежать использования чрезмерно сложных квантовых подходов и вместо этого применять гораздо более доступные классические. Таким образом, исследователи могут моделировать эти явления гораздо лучше и быстрее. Например, теперь физики могут моделировать гораздо больше элементарных составляющих, получая доступ к сценариям, наиболее подходящим для экспериментов, например, в двух и трех измерениях.
Используя компьютерное моделирование, авторы изучили множество изменений в системе, которые происходят под действием периодического магнитного поля. Это поле было своего рода нарушителем порядка в системе, который «встряхивал» кристалл и обеспечивал нарушение его симметрии во времени. Для этого ученые использовали классическую гамильтонову динамику. Полученная динамика четко и ясно продемонстрировала свойства предтермических кристаллов времени: в течение длительного времени намагниченность системы колеблется с большим периодом, чем имеет изначальное магнитное поле. Работа поможет исследовать эти загадочные физические системы более подробно и просто.
Статья ученых будет опубликована в журнале Physical Review Letters.
