DARPA rót vốn nghiên cứu tinh thể thời gian, mong muốn áp dụng dạng vật chất này vào quân sự

Lần cuối cùng cụm từ "tinh thể thời gian – time crystal" xuất hiện, nó đã làm khuấy đảo giới khoa học: lúc ấy, ta đã chính thức có một trạng thái vật chất mới. Nhưng dù ta có hiểu được bản chất tinh thể thời gian, ta vẫn chưa tìm ra được mục đích sử dụng của nó.

Đó chính là mục tiêu mà Bộ Quốc phòng Hoa Kỳ nhắm tới, họ muốn nghiên cứu cụ thể xem tinh thể thời gian làm được gì.

Nếu bạn chưa hiểu rõ tinh thể thời gian là gì, hãy đọc bài viết này.

Cơ quan Các dự án Nghiên cứu phòng thủ tiên tiến (DARPA) trực thuộc Bộ Quốc phòng tuyên bố một chương trình mới, gây quỹ nghiên cứu những hệ thống vật chất còn nhiều bí ẩn này. Chương trình này có tên DRINQS, viết tắt cho "Hệ thống Lượng tử Bị thúc đẩy và Không cân bằng". Tại sao bỗng dưng họ lại hứng thú với nghiên cứu này?

"Ứng dụng này có thể được sử dụng cho đồng hồ nguyên tử, tại đó bạn có thể sắp xếp những nguyên tử, làm rung chúng để có thể đo được thời gian", Ale Lukaszew, giám đống phòng khoa học phòng thủ tại DARPA nói với tạp chí Gizmodo.

"Có thể có những ứng dụng khác nữa liên quan tới việc đo đạc sự nhạy cảm cực kỳ tinh vi của thời gian và nghiên cứu sâu về lĩnh vực từ trường. Tuy nhiên chúng tôi không thể nói nhiều hơn về các ứng dụng khác".

Ta có thể hiểu một cách khác: việc áp dụng công nghệ tinh thể thời gian trong lĩnh vực quân sự là hoàn toàn tuyệt mật.

Nói ngắn gọn về một tinh thể thời gian: nó là một hệ thống các nguyên tử bị ảnh hưởng bởi một lực, ví dụ như một từ trường. Lực này sẽ khiến các nguyên tử xoay và đổi hướng. Tuy nhiên, tốc độ và vòng xoay không bị ảnh hưởng bởi nhịp lực của trường tạo ảnh hưởng lên hệ thống.

Chương trình DRINQS sẽ có đủ quỹ nghiên cứu nhiều thứ khác ngoài tinh thể thời gian. Sứ mệnh của họ là nghiên cứu những góc bí ẩn của cơ học lượng tử và tìm cách tác động vào một hệ thống mà vẫn làm các nguyên tử ổn định (ví dụ như thêm lực điện từ vào một hệ thống các nguyên tử mà vẫn khiến chúng ổn định).

Hệ thống thông thường bên trái sẽ kém ổn định khi bị tác động, hệ thống bên phải là cách thức tiếp cận vấn đề của DARPA, khiến hệ thống ổn định hơn.

Nếu như thành công, họ có thể khiến các nguyên tử duy trì được thuộc tính cơ học lượng tử của mình được lâu hơn.

DARPA viết trong thông cáo báo chí như thế này:

"Đội ngũ nghiên cứu sẽ phát triển những giao thức chuẩn nhằm ổn định các liên kết có trong một hệ thống bị tác động, chứng minh được khái niệm quy chuẩn gấp 10, thậm chí là 100 lần, điều này sẽ cải thiện giới hạn chuẩn mực vốn có trong liên kết lượng tử".

Đầu tiên, các nhà nghiên cứu nghĩ ngay tới đồng hồ cực chính xác. Nghe thì có vẻ ... không to tát lắm, nhưng thực sự thì thời gian cực kỳ phức tạp và một chiếc đồng hồ siêu chính xác sẽ giúp ta nhiều lắm.

Ta biết rằng lực hấp dẫn càng lớn, thời gian trôi càng chậm. Bằng việc nghiên cứu hiệu ứng của lực hấp dẫn với một đồng hồ siêu chính xác, ta có thể có được những hệ thống tiên tiến như xác định vị trí mà không cần tới vệ tinh GPS.

"Khi mà bạn cần dẫn đường nhưng lại không thể vượt qua được giới hạn của GPS, bạn sẽ gặp rắc rối lớn", Lukaszew nói, "những loại công nghệ này sẽ cho phép ta vượt qua được những khó khăn ấy, có thể dẫn đường và định hướng mà không cần GPS".

Nhưng đó chưa phải tất cả. Thời gian với liên kết cao – High coherence time có thể đóng một vai trò quan trọng trong ứng dụng của máy tính lượng tử. Nhà vật lý học tại Harvard, ông Ronald Walsworth nói với Gizmodo rằng đội ngũ của ông cũng đang nghiên cứu một hệ thống không cân bằng, có tên trung tâm có khoảng không nitro.

Chúng là những viên kim cương nhưng có các nguyên tử carbon thay bằng các nguyên tử nitro, có thể được dùng trong cải thiện chụp cộng hưởng từ hay những lĩnh vực liên quan tới từ tính khác.

DARPA sẽ cung cấp quỹ cho những viện nghiên cứu khác nữa, và các nhà khoa học vẫn được phép xuất bản đa số những nghiên cứu của mình cho cộng đồng cùng tham khảo. Suy cho cùng, thì nó vẫn là chương trình khoa học cơ bản thôi, Lukaszew nói. "Những gì thuộc hàng tuyệt mật sẽ đều là những thứ có kết quả có ảnh hưởng lớn, những thứ mà DARPA cho rằng có tiềm năng biến thành thứ gì đó có lợi cho việc quốc phòng".

Hiện tại, vẫn chưa có nhà nghiên cứu nào được tuyển chọn, nhưng hạn cuối nộp đơn là mùng 9 tháng Tư tới cơ. Lukaszew cho rằng kết quả nghiên cứu đầu tiên của dự án này sẽ được xuất bản cuối năm nay.