新型時間晶體壽命延長1000萬倍

時間晶體是一種奇特的物質狀態，具有聽起來不可能的特性，但它們已經被制造出來了。現在，德國科學家制造出了一種時間晶體，其持續時間比以前的實驗要長 1000 萬倍。如果我們想把一件日常用品說得科幻一些，那么我們通常所說的水晶實際上就是"太空水晶"。你的首飾或鹽瓶中的那些東西之所以能形成形狀，是因為它們的原子排列成了一種在太空中重復出現的圖案。

但是，既然空間和時間通常被視為同一"結構"的兩個組成部分，這是否意味著也存在著在時間中重復圖案的晶體呢？這是諾貝爾獎獲得者、麻省理工學院物理學家弗蘭克-威爾切克（Frank Wilczek）在 2012 年提出的假設。

這很難理解是如何做到的，但一個常見的比喻是想象一碗果凍，想象用勺子敲打它時會有什么反應。通常你會認為它會抖動幾秒鐘，然后停止。但如果這碗果凍是一個時間晶體，它可能會在延遲后抖動，停止，再抖動，再停止，并無限期地重復這個過程，甚至在沒有任何進一步的敲擊輸入的情況下也是如此。

這聽起來可能很像永動機，但時間晶體實際上并不違反任何熱力學定律，系統中的熵量保持不變。幾年來，科學家們一直在爭論它們是否可能存在，直到 2017 年，一個研究小組終于在實驗室里成功制造出了時間晶體。后來的研究在兒童玩具晶體生長套件和量子計算機處理器中發現了它們，甚至觀察到了它們之間的相互作用。

但這些例子并沒有捕捉到時間晶體的真正本質，只是捕捉到了一些不同步的行為。繼續前面的比喻，他們是每秒敲擊一次果凍，每兩秒才看它抖動一次。真正的時間晶體會自己開始抖動，然后以周期性的模式無限抖動。這種時間晶體在 2022 年才首次展示，但只持續了幾毫秒。

這幅像火焰一樣的圖案實際上是一張圖表，它展示了對時間晶體振蕩的實驗測量結果，顯示了一個清晰的模式 多特蒙德大學

現在，德國多特蒙德大學的科學家們創造出了一種能持續 1000 萬倍時間的晶體。它由砷化鎵銦制成，然后持續點亮，直到晶體的核自旋變得極化。研究小組說，一段時間后，原子核自發地開始以一種可預測的模式振蕩，這一過程相當于時間晶體。在實驗中，研究人員記錄到這種情況持續了 40 分鐘，但他們表示，這種情況有可能持續更長時間。

研究小組表示，可以通過調整實驗條件來改變晶體周期的時間框架。它還可以被"熔化"，在這種情況下，"熔化"意味著失去它的模式，開始表現出一些混亂的行為。這將開啟一個新的研究領域。

這項研究發表在《自然-物理》雜志上。