一种新的“时间晶体”：颠覆了我们对时间和运动的传统理解

最新的时间晶体创新可能会扩展量子力学的已知边界。

物理学家创造了一种新型的时间晶体，它可能有助于证实一些关于量子相互作用的基本理论。

标准时间晶体是物质的一种新相，具有不消耗能量的永久运动的特点。据圣路易斯华盛顿大学的物理学助理教授、该团队的主要研究人员之一祖崇（音译）说，时间晶体类似于传统晶体。

然而，与在空间物理维度上重复模式的传统晶体不同，时间晶体重复运动模式，随着时间的推移以相同的方式重新排列其原子，祖崇说。这会导致时间晶体以设定的频率振动。

从理论上讲，时间晶体能够在相同的模式下无限循环，而不需要任何额外的动力 —— 就像一块永远不需要上弦的手表。然而，现实是，时间晶体非常脆弱，因此很容易屈服于环境压力。

虽然时间晶体从2016年就已经存在了，但一个团队取得了前所未有的成就：他们创造了一种新型的时间晶体，称为“时间准晶”。准晶是一种固体，像普通晶体一样，原子以特定的、非随机的方式排列，但没有重复的模式。

这意味着，与标准时间晶体反复重复相同的模式不同，时间准晶从不重复其原子的排列方式。因为没有重复，晶体以不同的频率振动。正如研究人员在发表在《物理评论X》杂志上的研究结果中所说，时间准晶体“是有序的，但显然不是周期性的”。

如何构建准晶

为了制造这些新的时间准晶，研究人员从一毫米大小的钻石开始。然后，他们用强大的氮束轰击钻石结构，在钻石结构内部创造空间。氮取代了钻石内部的碳原子，留下了空的原子室。

大自然讨厌真空，所以电子迅速流入这些真空空间，并立即开始在量子水平上与邻近的粒子相互作用。每一个准晶都代表了一个由钻石内部超过一百万个这样的空空间组成的网络，尽管每个空空间只有一微米（一米的百万分之一）。

“我们使用微波脉冲来启动时间准晶的节奏，”麻省理工学院的研究员、该论文的合著者叶炳田（音译）在一份声明中说。“微波有助于创造时间秩序。”

潜在的应用

据祖崇说，该团队研究的最重要成果之一是它证实了量子力学的一些基本理论。然而，时间准晶可能在精确计时、量子计算和量子传感器技术等领域有实际应用。

对于传感器来说，晶体的脆弱性和灵敏度实际上是一个福音；因为它们对磁性等环境因素非常敏感，所以可以用来制造极其精确的传感器。

对于量子计算来说，材料潜在的永动机质量是关键。

“它们可以长时间存储量子内存，本质上就像RAM的量子模拟，”祖崇说。“我们离那种技术还有很长的路要走，但创造时间准晶是关键的第一步。”

如果朋友们喜欢，敬请关注“知新了了”！