Время кристаллизуется без толчков экспресс
Маятник старинных часов качается, потому что его регулярно подталкивает механизм на пружине. А теперь вообразите маятник, который сам решает, когда ему качнуться — и делает это с неизменным ритмом, просто от того, что в комнате тепло и немного сквозняка. Именно так ведут себя временны́е кристаллы, рождённые в сгустках света и вещества внутри полупроводникового чипа.
В этой работе физики заглянули в микрополость, где частицы света (фотоны) смешиваются с электронными возбуждениями, образуя гибридные капли — экситон-поляритонные конденсаты. Обычно, чтобы заставить такую систему пульсировать, её нужно пинать внешним лазером через равные промежутки. Но авторы обнаружили, что достаточно встроенных в материал каналов притока и утечки энергии — белый шум потерь и некогерентной накачки заменяет точный метроном. Система сама находит устойчивый ритм, если выполнено одно условие: отношение силы, с которой частицы отталкиваются (нелинейность Керра), к силе нелинейного затухания должно быть больше чем корень из пяти четвёртых (примерно 1,12).
Расчёты показали, что этот танец устойчив. Даже когда учёные учли квантовые дрожания — мелкую рябь, неизбежную на микроуровне, — ритм не сбился. Поправки оказались намного слабее основного сигнала и сами оставались периодическими. Такой встроенный порядок без внешнего дирижёра открывает путь к созданию сверхстабильных микроосцилляторов, которые пригодятся в точных часах и квантовых вычислениях.
Временной кристалл пульсирует с периодом, который не задан извне, а рождается внутри системы — как сердцебиение, которое не слушается кардиостимулятора.