时间晶体的存在——一个特别令人着迷的现象- 几年前才得到证实，但物理学家已经取得了相当重大的突破：他们诱导并观察到了两个时间晶体之间的相互作用。
在氦 3 超流体中，两个时间晶体交换不破坏其连贯性；研究人员表示，这一成就为量子信息处理等新兴领域开辟了可能性，在这些领域，一致性至关重要。
“控制两个时间晶体的相互作用是一项重大成就。在此之前，没有人观察到同一系统中的两个时间晶体，更不用说看到它们相互作用了，”物理学家兼主要作者 Samuli Autti 说道英国兰卡斯特大学博士。
“控制交互是任何想要利用控制交互的人的愿望清单上的第一项。用于实际应用，例如量子信息处理。”
时间晶体非常迷人。它们看起来就像普通的晶体一样，但它们具有额外的、奇特的特性。
在规则的晶体中，原子排列成固定的三维网格结构，就像钻石或石英晶体的原子晶格。这些重复晶格的配置可能不同，但它们不会移动太多：它们仅在空间上重复。
在时间晶体中，原子的行为略有不同。它们振荡，首先朝一个方向旋转，然后朝另一个方向旋转。这些振荡（称为“滴答声”）被锁定为规则且特定的频率。因此，规则晶体的结构在空间中重复，而时间晶体的结构在空间中重复和时间。
理论上，时间晶体在尽可能低的能量状态（称为基态）下运行，因此在很长一段时间内保持稳定和相干。这可以被利用，但前提是它们的一致性可以在受控的交互中保持。
因此，奥蒂和他来自英国和芬兰的同事安排了一个时间晶体游戏约会。首先，他们将氦 3（一种具有两个质子但只有一个中子的稳定氦同位素）冷却到绝对零度的万分之一以内，从而产生了 B 相超流体，一种低压的零粘度流体。
在这种介质中，两个时间晶体在空间上呈现出截然不同的效果磁振子准粒子。磁振子并不是真正的粒子，而是由电子自旋的集体激发组成，就像通过自旋晶格传播的波一样。
当物理学家让两个时间晶体接触时，他们交换了磁振子，从而在不牺牲相干性的情况下将振荡改变为相反的相位。
结果与现象被称为约瑟夫森效应，其中电流在由称为约瑟夫森结的薄绝缘体隔开的两片超导材料之间流动。这些结构是正在探索的几个结构之一量子位的构建，信息的基本单位。
这只是一个非常简单的交互，但它确实为尝试创建和控制更复杂的交互打开了大门。
“我们的结果表明，时间晶体遵循量子力学的一般动力学，并为进一步研究这些相的基本性质提供了基础，为量子信息处理等发展领域的可能应用开辟了途径，”研究人员在论文中写道。
“具有可调相互作用的长寿命相干量子系统，例如这里研究的鲁棒时间晶体，为构建基于自旋相干现象的新型量子器件提供了一个平台。”
该研究发表于自然材料。
