2022年3月12日,学术头条发表了一篇文章,介绍了时间晶体的最新研究进展。3月2日,Science Advances上刊发了一篇文章:“Realization of a discrete time crystal on 57 qubits of a quantum computer”,墨尔本大学的物理学家菲利普·弗雷和斯蒂芬·瑞秋在IBM的量子计算机上设计出了57个量子比特的时间晶体。
其实在2021年7月,谷歌就曾联合一众科学家利用自家的悬铃木量子处理器实现了20个量子比特的时间晶体,并将研究结果发表在Nature上。菲利普·弗雷和斯蒂芬·瑞秋在谷歌研究成果的基础上又做出了重大突破,设计出迄今最大的时间晶体。
时间晶体英文名为time crystals,也叫时空晶体,是一种在空间和时间上都有周期性结构的四维晶体。
时间晶体的概念最早是由诺贝尔物理学奖得主弗兰克·维尔切克在2012年提出的。三维晶体具有空间平移对称性破缺,与之类比,时间晶体也该也具有时间平移对称性破缺。时间晶体如同钟表一样,秒针经过60秒之后会回到原来的位置,并一直循环往复。但钟表指针的旋转需要机械能或者电能等外部能量输入,时间晶体无需外部能量输入,因为时间晶体处于最小的能量基态。
时间晶体的实现经历了科学家们的质疑和探索。2016年,加州大学伯克利分校的诺曼·姚设计出了制造时间晶体的详细蓝图。根据姚的蓝图,来自马里兰大学和哈佛大学的两个团队分别独立制造出了时间晶体。两个团队采用了不同的方法,却得到了类似的结果,这证实了时间晶体确实是一种全新的物态。
时间晶体的神秘面纱,还需要时间来揭开。对于物理学家而言,发现时间晶体就如同发现了新大陆,但这新大陆是沃土还是荒漠,这点尚未可知。