量子“时间晶体”首次耦合

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一个令人难以置信的物理实验暗示了在量子计算中使用时间晶体的机会。

研究人员将超流体氦-3冷却到接近绝对零度（-273.5°C），在那里制造了两个时间晶体。来源：阿尔托大学/Mikko Raskinen。

一个著名的科学思想实验是基于建造永动机的可行性——这种装置在没有外部输入的情况下继续运行。

但与许多其它概念一样，科学家转向古怪的量子力学世界，使不可能的事情成为可能。新的研究发现，使永久运动成为现实的量子属性可能会在未来的技术中使用。

“时间晶体”是新发现的物质相。与岩石和金属中发现的其它晶体结构一样，时间晶体原子以定期重复的模式或“格子”排列。

不幸的是，“时间”元素与时间旅行无关。尽管没有外部能量输入，但时间晶体原子本身处于永无止境的运动中，这似乎违反了物理定律。原子不断振荡或旋转。

发表在《自然通讯》上的新研究详细介绍了第一个双体时间晶体系统的创建。论文作者认为，耦合时间晶体不仅在理论上完全符合其应有的行为，而且耦合系统为未来的技术提供了机会。

“每个人都知道，永动机是不可能的。然而，在量子物理学中，只要我们闭上眼睛，永久运动是可以的”，该论文的主要作者、英国兰开斯特大学的Samuli Autti博士表示：通过偷偷穿过这条裂缝，我们可以制造时间晶体。

跨越英国、俄罗斯和芬兰的机构，国际团队通过将氦-3（一种罕见的氦同位素，缺少中子）冷却到0.0001K或-273.15°C，在绝对零度的1万分之一以内创造了时间晶体。在这种温度下，氦-3会产生一种超流体，这是一种零粘度的液体。

一旦被创造出来，超流体中形成的两个时间晶体被聚集在一起进行相互作用。

时间晶体于2012年由诺贝尔奖获得者弗兰克·威尔切克首次理论化，并于2016年被识别。自它们首次被创造以来，时间晶体一直让物理学家感到困惑，这种奇怪的蠕动物质的潜在用途一直难以捉摸。

“事实证明，将其中两个放在一起效果很好，即使时间晶体一开始就不应该存在。我们已经知道它们也存在于室温下。

两级系统是量子计算机的基本组成部分。耦合时间晶体动力学遵循教科书对两级系统（带有一点量子香料）的描述，这是一个令人兴奋的发展。论文作者认为，这可能意味着时间晶体可能是开发室温量子计算机的关键。

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