Cristais do tempo deixam os laboratórios

Redação do Site Inovação Tecnológica - 02/03/2022

O primeiro cristal do tempo foi criado há apenas cinco anos, e agora eles já podem ser úteis na prática.
[Imagem: James Lee/Unsplash]

Cristal do tempo prático

Os impressionantes - e ainda pouco compreendidos - cristais do tempo estão prontos para sair dos laboratórios, rumo a aplicações práticas.

Se você pegar um cristal qualquer - e, do ponto de vista de um geólogo, a maioria dos sólidos são cristais - ele terá como característica principal o fato de que seus átomos formam agrupamentos que se repetem no espaço.

Um cristal do tempo, ao contrário, forma estruturas que variam espacialmente, e variam de uma forma muito definida, que se repete ao longo do tempo.

E essa repetição se dá infinitamente e sem qualquer entrada adicional de energia, como um relógio que funcionasse para sempre sem baterias - acredita-se que um cristal do tempo possa até mesmo sobreviver ao fim do Universo.

Até agora, todos os experimentos que demonstraram que os cristais do tempo de fato existem funcionaram em condições muito rígidas de laboratório, com temperaturas extremamente baixas, próximas ao zero absoluto, e com várias outras condições rigorosas para minimizar influências externas indesejadas, o chamado ruído.

Isso agora mudou, graças ao trabalho de Hossein Taheri e colegas da Universidade da Califórnia em Riverside.

O cristal do tempo fotônico pode ser monitorado com altíssima precisão usando apenas a frequência da luz.
[Imagem: Hossein Taheri et al. - 10.1038/s41467-022-28462-x]

Cristal do tempo fora do laboratório

Taheri idealizou e construiu um cristal do tempo fotônico - feito de luz - em um sistema que não precisa ficar isolado do ambiente.

Esta é grande conquista, que aproxima os cristais de tempo de aplicações do mundo real.

"Quando seu sistema experimental tem troca de energia com o ambiente, a dissipação e o ruído trabalham juntos para destruir a ordem temporal," explicou o pesquisador. "Em nossa plataforma fotônica, o sistema estabelece um equilíbrio entre ganho e perda para criar e preservar os cristais de tempo."

O cristal do tempo totalmente óptico foi construído usando um ressonador de vidro de fluoreto de magnésio, em forma de disco, com um milímetro de diâmetro. Quando o ressonador é bombardeado por dois feixes de laser, surgem picos sub-harmônicos - cores de luz entre as cores dos dois feixes de laser - que indicam quebra de simetria temporal, ou seja, forma-se um cristal do tempo feito somente de luz - cristais de pura luz existem há bastante tempo, embora eles não quebrassem nem a simetria temporal e nem a espacial.

A inovação foi viabilizada por uma técnica para estabilizar os lasers que torna o cristal do tempo virtualmente imune aos efeitos ambientais - essa técnica é conhecida como bloqueio de autoinjeção.

Cristal do tempo em um chip

Sem a necessidade das temperaturas criogênicas, o sistema pode ser movido para fora do laboratório e continuar a funcionar normalmente, para aplicações de campo. Além disso, como não há empecilhos para que todo o sistema seja miniaturizado, é possível pensar em cristais do tempo na escala de chip, para inúmeras aplicações.

Uma dessas aplicações poderia ser medições de tempo altamente precisas: Como a frequência e o tempo são inversos matemáticos um do outro, a precisão na medição da frequência da luz permite uma medição precisa do tempo.

"Esperamos que este sistema fotônico possa ser utilizado em fontes de radiofrequência compactas e leves com estabilidade superior, bem como na cronometragem de precisão," disse Taheri.

Mais tópicos