北京時間3月10日消息，據(jù)國外媒體報(bào)道，物理學(xué)家發(fā)明了一種名叫“時間晶體”的新型物質(zhì)狀態(tài)，其中原子不按空間、而是按時間排列。科學(xué)家一度認(rèn)為這種物質(zhì)不可能真正存在，但近日兩項(xiàng)研究各自獨(dú)立地造出了時間晶體。

　　物理學(xué)家指出，這些晶體“為我們敞開了非均衡態(tài)物質(zhì)的大門”，未來或能用于研制超級安全的量子計(jì)算機(jī)。在冰和鉆石等常見晶體中，原子在空間內(nèi)按一定規(guī)律重復(fù)排列。而在時間晶體中，原子在時間軸上進(jìn)行周期性排列。

　　在冰和鉆石等常見晶體中，原子在空間內(nèi)按一定規(guī)律重復(fù)排列。而在時間晶體中，原子在時間軸上進(jìn)行周期性排列。研究人員指出，時間晶體的特性也與天然晶體大相徑庭?！　?/p>

　　研究人員指出，時間晶體的特性也與天然晶體大相徑庭。馬里蘭大學(xué)聯(lián)合量子研究所(JQI)與加州大學(xué)伯克利分校組成合作團(tuán)隊(duì)，在一條由10個鐿離子構(gòu)成的離子鏈中，用激光誘發(fā)了三種不同反應(yīng)，從而造出了時間晶體。他們用激光脈沖轟擊原子離子，激發(fā)出磁場，然后用另一道激光稍微翻轉(zhuǎn)原子的自旋方向。這一過程不斷重復(fù)，最終創(chuàng)造出了按時間排列的重復(fù)翻轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)。

　　此外，該團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)這些離子的響應(yīng)頻率較低，正好為激光脈沖頻率的一半。就好像一秒敲兩次琴鍵、但只發(fā)出一次聲音。另一組研究人員來自哈佛大學(xué)，他們與加州大學(xué)伯克利分校物理學(xué)家Norman Yao開展了合作研究，在合成鉆石中利用人工晶格造出了時間晶體。雖然上述兩種研究方法不同，但最后都造出了具有時間晶體特性的材料。構(gòu)成這些奇特的“時間晶體”的原子永遠(yuǎn)不會達(dá)到熱平衡狀態(tài)。它們的結(jié)構(gòu)在時間軸上不斷重復(fù)，做周期性“振蕩”動作，就像不斷晃動的果凍一樣。

　　馬里蘭大學(xué)聯(lián)合量子研究所(JQI)與加州大學(xué)伯克利分校組成合作團(tuán)隊(duì)，在一條由10個鐿離子構(gòu)成的離子鏈中，用激光誘發(fā)了三種不同反應(yīng)，從而造出了時間晶體?！　?/p>

　　但研究人員指出，僅讓原子重復(fù)排列是不夠的?！叭绻惆岩欢雅_球放在桌面上、每個之間相隔10厘米，這就算是晶體了嗎?”該研究的主要作者、馬里蘭大學(xué)聯(lián)合量子研究所的研究人員Jiehang Zhang反問道，“并不算，因?yàn)槟闳绻麚u晃桌子，這些臺球就會掉下來?！?/p>

　　要想將原子牢牢結(jié)合在一起，晶體必須有穩(wěn)定的振動頻率。時間晶體的概念最初由物理學(xué)家弗蘭克·維爾切克(Frank Wilczek)于2012年提出，他認(rèn)為該物質(zhì)可打破時間的平移對稱性。近期取得一系列突破之后，物理學(xué)家稱這種新物質(zhì)狀態(tài)可對未來量子計(jì)算機(jī)的研發(fā)產(chǎn)生積極影響。

　　“這種奇異的物質(zhì)狀態(tài)是眾多量子控制在單個原子級別上產(chǎn)生復(fù)雜相互作用的結(jié)果?！瘪R里蘭大學(xué)物理學(xué)教授、聯(lián)合量子研究所研究員克里斯托弗·孟羅(Christopher Monroe)指出，“但特定的固態(tài)元件也可造出時間晶體。因此我們?nèi)裟芨玫乩斫膺@一現(xiàn)象，便可在未來的量子設(shè)備中予以應(yīng)用?！?/p>