一种新提出的时间晶体可以独立存在。

 

时间晶体是在时间上有规律重复的结构，就像标准晶体是由空间上有规律重复的原子组成一样。科学家在2016年首次创造了时间晶体。但是这些晶体需要激光的周期性爆炸来启动它们有节奏的行为。

 

现在，两位科学家已经勾勒出了一幅理论蓝图，沐鸣平台登陆线路描绘出了物质奇态的新版本。两人在11月22日的《物理评论快报》上报告说，他们的时间晶体将在没有外界任何输入的情况下持续存在。

 

2012年，麻省理工学院(MIT)的理论物理学家弗兰克·威尔切克(Frank Wilczek)和列克星敦肯塔基大学(University of Kentucky)的阿尔弗雷德·夏佩尔(Alfred Shapere)首次提出了时间晶体的概念。研究人员很快证明了一个不可能的定理，即在典型的条件下，时间晶体不可能存在。

 

但是仍然有回旋的余地:在不去定理中没有包括的两种情况下，创造不寻常材料的可能性仍然存在。一个例外是外部能量输入的系统，例如，通过激光。这就是物理学术语中所称的“驱动”系统的原理，也是科学家迄今为止创造所有时间晶体的方法(SN: 5/4/18)。

 

但是，英国埃克塞特大学的理论物理学家奥列克桑德尔·基里延科和冰岛雷克雅未克大学的瓦莱丽·科津想要设计一个自我维持的时间晶体。“我们说，‘我们根本不想推动这个系统，’”Kyriienko说。

 

这两人利用了“不去规则”的第二个例外——系统涉及到非常长距离的相互作用，在这种相互作用中，原子或其他被远距离隔开的微小粒子可以相互影响。这样的长期效应通常不会在自然界中发生:例如，一个房间内两个相对的原子通常不会相互施加力。

 

基于这些相互作用，研究人员提出了一个新的时间晶体场景，由许多这样的粒子组成，沐鸣注册登录每个粒子都有一个自旋——角动量的量子版本。粒子的自旋之间的相互作用将被配置，使得远近的粒子可以同时相互影响，这是通过实验室里一些未指定的量子操作实现的。在这段时间里，晶体中的粒子彼此之间会有高度的纠缠，这意味着它们之间会有可以持续长距离的量子链(SN: 6/15/17)。

 

在这样的条件下，遥远的时间水晶部分可以互相影响。研究人员说，其结果是，自旋之间的相互关系——无论相邻粒子的自旋是否对齐——将以一种有规律的方式在时间上无休止地振荡，产生一种时间晶体。

 

科学家们通常研究的是短程或局部相互作用的粒子系统。东京大学的物理学家渡边春树(Haruki Watanabe)说，研究人员早就知道，“一旦位置被侵犯，就会发生一些奇怪的事情。”渡边春树是证明了不动定理的研究人员之一。他说:“所以我不会对这些远程交互系统的行为感到惊讶。”

 

但目前还不清楚这样的系统能否在实验室中创造出来。要同时在多个粒子之间产生长距离的相互作用并非易事。渡边说:“我认为实现他们提出的远程交互系统是不可能的。”但是Shapere很乐观，他认为科学家可能会使用量子计算机或冷原子来制造时间晶体或类似的东西。

 

当Wilczek和Shapere第一次提出时间晶体的想法时，他们设想的是一个没有任何外部输入的系统。Shapere说:“这篇论文让我们更接近最初的想法。”