时间晶体：一种违背物理学的新物质状态

您可能听说过钻石或石英等晶体，它们的原子在空间中具有规则且重复的图案。这些图案赋予晶体美丽的形状和特性。

原子

但是，如果有一种方法可以创建随时间也具有规则且重复图案的晶体呢？也就是说，晶体会周期性地改变其物理状态，而不受任何外部影响。

这听起来不可能，对吧？但根据麻省理工学院诺贝尔物理学奖得主 Frank Wilczek 的说法，并非如此，他在 2012 年提出了时间晶体的想法。他认为，正如物理学允许空间中的晶体一样，它也应该允许时间中的晶体。

麻省理工学院

然而，他的想法遭到了其他物理学家的怀疑和批评，他们声称时间晶体会违反热力学定律并破坏空间和时间之间的对称性。

热力学

但 Wilczek 并没有气馁。他相信时间晶体可能存在于自然界中，甚至提出它们可以用于量子计算和其他应用。

时间晶体是如何制造的？

自 Wilczek 提出这一建议以来，已有多项实验尝试在实验室中创建和观察时间晶体。

第一次成功的尝试是在 2017 年，当时两组研究人员独立报告了使用由激光或磁场周期性驱动的原子系统创建时间晶体的情况。

2017

然而，这些时间晶体并不完全是 Wilczek 所设想的那样。它们仅表现出两倍于驱动力的时间模式，并且需要不断输入能量来维持其秩序。

2022 年，威尔切克的想法得到了更忠实的实现，当时一组科学家使用玻色-爱因斯坦凝聚态创造了一个时间晶体，这是一种原子表现得像单个量子实体的物质状态。在这种情况下，时间晶体自发出现，没有任何外部驱动力，并持续几毫秒。

2022 量子 晶体 40

他们的时间晶体是如何工作的？