违背物理法则：时间晶体“不可能”但却服从量子物理学

今日发表在《自然-通讯》上的这一发现表明，时间晶体不仅可以被创造出来而且有可能被转化为有用的设备。

时间晶体不同于标准晶体--如金属或岩石--它是由原子在空间中以有规律的重复模式排列组成。

时间晶体在2012年由诺贝尔奖获得者Frank Wilczek首次提出理论并在2016年得到确认，它表现出一种奇怪的特性--即尽管没有外部输入但在时间上不断地重复运动。它们的原子不断振荡、旋转或先向一个方向移动，然后再向另一个方向移动。

来自兰卡斯特大学物理系的论文第一作者、EPSRC研究员Samuli Autti博士表示：“大家都知道永动机是不可能的。然而在量子物理学中，只要我们闭着眼睛，永动机是可以的。通过潜入这个缝隙，我们可以制造时间晶体。事实证明，把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。而且我们已经知道它们在室温下也存在。”

“两级系统”是量子计算机的一个基本构件。时间晶体可以被用来建造在室温下工作的量子设备。

来自兰卡斯特大学、伦敦皇家霍洛威大学、兰道研究所和赫尔辛基阿尔托大学的一个国际研究小组通过使用氦-3对时间晶体进行了观察。氦-3是一种缺少一个中子的稀有氦同位素。

据悉，研究人员将超流体氦-3冷却到距离绝对零度约万分之一（0.0001K或-273.15℃）。研究人员在超流体内创建了两个时间晶体并使它们相互接触。然后，科学家们观察了这两个时间晶体的互动，它们正如量子物理学所描述的那样。