“时间晶体”相互作用的首次发现

一个国际研究小组在最新一期的《自然材料》杂志上写道，他们首次观察到了“时间晶体”的相互作用。最新的研究有望促进量子信息处理技术的发展，改进当前的原子钟技术，并提高陀螺仪和依赖于原子钟的系统(如全球定位系统)的性能。

时间晶体是一种物质状态，不同于金属或岩石等标准晶体。后者由以规则重复模式排列的原子组成。2012年，诺贝尔奖获得者弗兰克威尔泽克首次提出了时间晶体的概念，这一概念在2016年得到了证实。时间晶体显示恒定的奇异特性，即使没有外部输入也能重复移动。它们的原子首先在一个方向振荡、旋转或移动，然后在一个方向移动。

在最新的研究中，来自英国兰开斯特大学、伦敦皇家霍洛韦大学、美国耶鲁大学和芬兰阿尔托大学的国际团队观察到了氦-3的时间晶体。氦-3是氦的稀有同位素，缺少中子。

研究人员将超流氦-3冷却到接近绝对零度(-273.15摄氏度)，然后在超流体内产生两个时间晶体并使它们接触。

科学家观察到两个时间晶体相互作用并交换形成粒子——。这些粒子从一个时间晶体流到另一个时间晶体，然后又流回来。这种现象被称为约瑟夫森效应。

该研究论文的主要作者，英国兰卡斯特大学的萨穆利奥蒂博士说：“控制两个时间晶体之间的相互作用是一项伟大的成就。”到目前为止，还没有人在同一个系统中观察到两个时间晶体，更不用说它们的相互作用了。实现和观察时间晶体的受控相互作用是它在量子信息处理等实际应用中的第一步。”

奥蒂解释说，尽管周围的环境发生了变化，时间晶体将自动保持完整(相干)，所以让相干持续尽可能长的时间是开发一台强大的量子计算机必须解决的主要“路障”。此外，时间晶体还可以用来提高原子钟、全球定位系统和其他系统的性能。

在晶体中，原子和分子按照周期结构重复排列。时间晶体，顾名思义，在时间维度上仍然具有周期性重复的特征。这种物质自发地在时间轴上保持周期性运动，不消耗外部能量。水晶永远存在，一个水晶永远存在。时间晶体具有稳定的周期运动特性，也被认为是制造量子计算机的潜在材料。作者指出，时间晶体的受控相互作用是时间晶体实际应用的第一步。现在，研究人员已经观察到两个时间晶体之间的相互作用，这可以被认为是利用时间晶体来前进一点。