Кристаллы времени могут сделать мир беспроводным

В недавней статье для Sciencedaily группа исследователей объявила, что они нашли способ сделать так называемые фотонные кристаллы времени, которые усиливают любой свет, проходящий через них.

Кристаллы времени любого вида — совершенно причудливые творения науки, предсказанные в 2012 году и впервые созданные спустя несколько лет. Это совершенно новая фаза материи, состоящая из квантовых частиц, каждая из которых имеет то, что называется направлением вращения. Частицы переводятся в энергетическое состояние, в котором они застревают, и по ним воздействуют лазером, который запускает процесс изменения направления вращения этих частиц вперед и назад.

Все это очень сложно, но вот в чем фишка: это бесконечное переключение спинов не сжигает энергию. Это полностью нарушает первый и второй законы термодинамики — вы получаете бесконечные изменения без энергии, но при этом не растворяетесь в хаосе. Это невозможно, поэтому их не должно быть. Но они есть. 

Таким образом, фотонные кристаллы времени представляют собой оптические материалы, использующие эту технологию энергии, основанную на времени. Цель состояла в том, чтобы создать материал, способный усилить конструктивную интерференцию — то, что происходит, когда длины световых волн взаимодействуют таким образом, что делают их ярче и мощнее.

Ключ к открытию этого материала заключался в переносе концепций из 3D-мира только в 2D. «Мы обнаружили, что уменьшение размерности 3D-структуры до 2D-структуры значительно упростило реализацию, что позволило реализовать фотонные кристаллы времени в реальности», — сказал Сючен Ван, один из авторов открытия.

«В фотонном кристалле времени фотоны расположены по схеме, которая повторяется во времени. Это означает, что фотоны в кристалле синхронизированы и когерентны, что может привести к конструктивной интерференции и усилению света», — добавил Ван.

В дополнение к тому, что 2D-кристаллы времени легче создавать, теоретически они довольно универсальны, особенно потому, что они могут усиливать сигналы, когда они проходят по всей длине поверхности кристалла. Исследователи считают, что они могут значительно помочь в области связи, сводя к минимуму потери данных в ходе передачи и повышая мощность беспроводных передатчиков и приемников. Они также могли бы сделать некоторые компоненты коммуникации более эффективными.

«При распространении поверхностной волны возникают материальные потери, а мощность сигнала снижается. С интегрированными в систему двумерными фотонными кристаллами времени можно усилить поверхностную волну и повысить эффективность связи», — сказал Ван в пресс-релизе.

Прямо сейчас мы не особенно близки к широкому внедрению кристаллов времени. Это все еще невероятно сложные объекты для создания, и нам еще многое предстоит узнать об их поведении. Но кристаллы времени по-прежнему интересны, и когда-нибудь они могут просто изменить мир.