物理學家首次觀察到時間晶體的相互作用
據外媒報導,人類將很快對時間晶體擁有更多的了解,這種奇怪的物質相似乎打破了時間平移對稱性–直到最近它仍舊被認為是不可能的。現在,科學家首次觀察到了兩種時間晶體的相互作用,這可能是將它們用於量子計算等實際應用而邁出的第一步。
規則晶體由其高度有序的原子結構定義–從某種意義上說,它們的原子會在空間中重複出現。但是否也有晶體可以通過時間重複呢?這是諾貝爾獎得主弗蘭克·威爾切克在2012年提出的假設,後來在2016年,這些時間晶體首次在實驗室中被創造出來。
時間晶體有著一種奇異的能力,即使沒有外力驅動,它也可以在時間裡重複運動模式。這裡不妨做個簡單的例子來形像地描述下這種現象,如果輕拍果凍我們會看到它會晃動幾秒鐘然後停止,然後當我們再次輕拍它又會重複這個過程。時間晶體可能需要幾秒鐘的時間來開始抖動然後停止,但它自己會重新開始並無限重複。雖然它們可能對我們的日常物理經驗沒有什麼意義,但特別有意義的是,它們沒有違反任何熱力學定律。
現在,科學家們在該領域去了一個重要突破–他們觀察到了兩種時間晶體的相互作用。來自耶魯大學、蘭開斯特大學、阿爾託大學以及倫敦皇家霍洛威大學的研究人員從氦-3的超流體形式開始著手。
研究小組先將氦-3冷卻到絕對零度以上(-273.15攝氏度),然後在超流體中製造了兩個時間晶體並讓它們相互接觸。他們觀察到這兩個時間晶體讓粒子在彼此之間來回移動從而導致它們的運動呈現出交替的模式。據悉,這是一種被叫做約瑟夫森效應現象的發生信號。
“控制兩種時間晶體的相互作用是一項重大成就,”這項新研究的論文第一作者Samuli Autti指出,“在此之前,沒有人在同一個系統中觀察到過兩個時間晶體更不用說看到它們之間的相互作用了。受控交互是任何希望利用時間晶體進行實際應用的人的願望清單上的第一項。”
目前,量子計算機的主要問題是信息很難長時間保持連貫或穩定。但時間晶體卻能相對容易地做到這點,這意味著它們可以幫助克服這些問題。另外,它們還可能為計時技術如原子鐘以及依賴於它們的系統如GPS帶來更加緊缺的計算能力。