Chladnoucí kafe a časové krystaly

Sedím u stolu, telefon hlásí poslední procenta baterky a hodiny na zdi dělají to, co dělají hodiny už celé generace: tikají směrem k budoucnosti. Čas plyne, kafe chladne, věci stárnou, na mě je to vidět úplně příkladně. Vesmír působí jako místo, kde všechno má směr, logiku a pevná pravidla a potřebuje nějakou energii nebo nehraje. A pak narazím na pojem časový krystal a mám pocit, že někdo ta pravidla ne zrušil – jen je přestal brát vážně.

Krystal známe všichni. Diamant, sůl, sněhová vločka. Opakující se struktura v prostoru. Fyzika má symetrie ráda, uklidňují ji. Časový krystal je ale jiná liga. Ten se neuspořádává v prostoru. On se opakuje v čase. Pravidelně mění svůj stav, aniž by k tomu potřeboval energii zvenčí. Jako hodiny bez strojku. Nebo metronom, který někdo zapomněl vypnout při zániku vesmíru. Nebo jako by mi to kafe nechladlo.

S touhle myšlenkou přišel v roce 2012 Frank Wilczek, nositel Nobelovy ceny a člověk, kterému fyzici obvykle věří, když něco navrhne. Wilczek řekl: Co kdyby existoval stav hmoty, který je periodický v čase, i v základním energetickém stavu?

Reakce kolegů byla v podstatě jednomyslná: "To je hezké, Franku. Fakt chytré. Ale tohle nejde."

Protože rovnováha. Protože termodynamika. Protože vesmír přece netiká zadarmo.

Mezitím, zatímco se o tom vedly teoretické spory, začaly se v laboratořích objevovat systémy, které se chovaly podezřele pravidelně. Ne chaoticky. Ne náhodně. Ale s vlastním rytmem, který ignoroval vnější buzení. Fyzici tomu dlouho říkali všelijak, jen ne časový krystal. Protože když něco nejde, tak to přece nemůže existovat.

První experimenty používaly atomy uvězněné v laserových pastech, ochlazené téměř na absolutní nulu. Když byl systém periodicky "nakopnut", odmítl se uklidnit. Místo návratu k rovnováze si našel vlastní tempo. Pomalejší než vnější rytmus, ale stabilní. Časový krystal se objevil bez varování. Skoro jako by byl uražený, že ho tak dlouho nikdo nebral vážně.

Dlouho to vypadalo jako exotická hračka kvantové fyziky. Jenže pak přišel další level: časové krystaly vytvořené ze světla. Fotony, které se chovají, jako by měly paměť. Světlo, které si pamatuje svůj předchozí stav a rozhodne se ho znovu zopakovat. Pokud to zní trochu drzě, tak proto, že to drzé je.

Ještě podivnější jsou experimenty s tzv. Rydbergovými atomy – atomy nafouknutými několikasetkrát oproti jejich běžné velikosti - na velikost bakterie (!). Jsou křehké, extrémně citlivé a fyzikálně přerostlé. Ideální pro experimenty, u kterých si říkáš, že by to rozhodně nemělo fungovat. Právě z nich vznikly časové krystaly, které si držely rytmus déle, než by jakákoli intuice dovolila.

V tu chvíli se mění otázka. Už nejde o to, proč je to divné. Jde o to, k čemu se to dá použít.

A tady se do hry zapojují kvantové počítače. Jejich největší slabinou není výkon, ale paměť. Kvantové stavy jsou nestabilní, rozpadnou se dřív, než řekneš "superpozice". Časový krystal je pravý opak: stabilní právě proto, že se neustále opakuje.

Co se pravidelně vrací, to se nemění. A co se nemění, může nést informaci.

Časové krystaly se tak jeví jako ideální kandidáti na kvantovou paměť. Ne proto, že by byly rychlé nebo silné, ale proto, že jsou tvrdohlavé. Odmítají zapomenout, kolik je "teď".

Neznamená to cestování časem. Neznamená to porušení zákonů fyziky. Znamená to ale něco možná ještě znepokojivějšího: že čas není jen pasivní kulisa. Že může být součástí struktury hmoty. Něčím, co se dá uspořádat. Něčím, co se dá krystalizovat.

Časové krystaly nejsou magie. Jsou horší. Jsou experimentálně ověřené, recenzované a existují. Někde v tichu laboratoří pulzují systémy, které se odmítají uklidnit. A my na ně koukáme, kroutíme hlavou a říkáme si přesně to, co si na nechapes.cz říkáme nejraději:

Dává to smysl. A zároveň vůbec.