在一个看似违背物理定律的实验中，科学家创建了有史以来的第一个时间晶体两体系统 - 它可能对量子计算的未来产生了一些令人难以置信的影响。
在今天发表在《杂志》上的论文中自然通讯，来自英国，俄罗斯和芬兰的研究人员描述了他们如何在超氟中创建两次晶体 - 在这种情况下，是一种罕见的氦同位素，从绝对零的绝对零中冷却至大约十分之一的学位 - 并将它们互相触摸，创建一个与经典的物理学相关的系统，而是量子的量子。
“事实证明，将其中的两个组合在一起很漂亮，”解释了EPSRC研究员Samuli Autti博士，该研究的首席作者。 “即使时间晶体首先不存在。”
“时间晶体”听起来像是印第安纳·琼斯电影，但实际上它们比这更棒。它们是略带挡板科学家的那些奇怪的量子现象之一 - 它们的存在仅提议2012年，很长一段时间以来，它们被认为纯粹是理论上的。
想象一下科学界的集体惊喜，然后，当两个单独的研究团队宣布发现一些现实生活中的水晶早在2017年。从那以后，神秘的小物体到处都出现了 - 从最先进的量子计算机到每天的孩子玩具。
但是到底是什么是时间晶体？根据您对此的看法，它们要么正是他们听起来的样子，要么根本没有。请参阅，正常的非时晶体（例如祖母绿或雪花）是由其常规的，重复的原子结构来定义的。例如，钻石在显微镜下看起来像这样：
这是非常对称的 - 无论您在结构的空间中，模式都是相同的。时间晶体是相同的 - 除了结构在空间中不重复，而是在时间上重复。
这是理解时间晶体的方式，它们的名字很有意义：它们是正常晶体的时间类似物。当您试图想象实际上是什么样子时，就会更令人困惑。
“假设您每次使用哈勃望远镜在一段时间内完成轨道时拍摄了一个星球及其轨道的照片，”解释了Google Quantum AI研究科学家Pedram Roushan和Kostyantyn Kechedzhi没有参与研究。 “这些图片看起来都一样，月球一遍又一遍地重复其轨道。”
但是：“如果有一个行星系统和许多卫星可以定期重复其轨道而不会增加熵的卫星，该怎么办？”他们继续。 “这种配置（显然很难实现）将被视为时间晶体。”
换句话说，水晶根本不是真正的水晶 - 至少不是我们习惯于思考它们的方式。这是一个新的物质阶段，同时稳定并且同时不断发展，并且总是定期回到相同的模式。
那……应该没有意义。 “每个人都知道永久运动机是不可能的，” Autti说。但是，只要我们闭上眼睛，量子物理学的永久运动就可以了。”
他解释说：“通过偷偷摸摸，我们可以制作时间晶体。”
但是，创建时间水晶两体系统不仅仅是欺骗物理定律的一种方式。量子计算机的基本构建块 - 广泛考虑下一个大型飞跃在计算中 - 被称为“两个级别系统”：在两个独立量子状态的叠加中存在的量子系统。这正是研究人员所构建的：“在我们的实验中，两个由自旋波清单组成的耦合时间晶体……形成一个宏观的两级系统，”该论文解释说。
作者继续说：“这两个层次在随时间演变为通过非线性反馈本质上确定的，从而使我们能够构建自发的两级动力学。” “镁元时间晶体允许在实验的单个运行中访问量子相互作用的各个方面和细节。”
这为未来打开了一些令人兴奋的可能性。一般来说，量子计算机依赖于极度冷的温度 - 例如，Google的一张计算机是保持低于50 millikelvin，实际上比宇宙中最冷的地方。
但是，“我们已经知道[时间晶体]在室温下也存在，” Autti说 - 因此，这种两体系统的发现可能会提供一种方法来制造无需过冷的量子计算机就可以正常工作。
那……非常令人兴奋。
