首次观察时间晶体相互作用

科学家们有史以来第一次目睹称为“时间晶体”的新物质阶段的相互作用。

该发现发表在《自然材料》上，可能会导致其在量子信息处理中的应用，因为时间晶体在变化的条件下会自动保持完整(相干)。保护相干性是阻碍强大量子计算机发展的主要困难。

兰开斯特大学的主要作者萨穆利·奥蒂(Samuli Autti)博士说：“控制两个时间晶体的相互作用是一项重大成就。在此之前，没有人在同一系统中观察到两个时间晶体，更不用说看到它们相互作用了。

“受控交互是任何希望利用时间晶体用于实际应用(例如量子信息处理)的人的心愿单上的第一位。”

时间晶体不同于金属或岩石之类的标准晶体，后者由原子以规则的重复模式排列在空间中。

时间晶体是由诺贝尔奖获得者弗兰克·威尔泽克(Frank Wilczek)于2012年首次提出的，并于2016年确定。时间晶体显示出恒定的奇异特性，尽管没有外部输入，但时间上却会重复运动。它们的原子一直在不断地振荡，旋转或移动，然后再朝一个方向移动。

来自兰开斯特大学，耶鲁大学，伦敦皇家霍洛威大学伦敦分校和赫尔辛基阿尔托大学的国际研究人员团队使用He-3观测了时间晶体，He-3是稀有的氦原子，缺少一个中子。实验在阿尔托大学进行。

他们将超流体氦3冷却到距离绝对零(0.0001K或-273.15°C)的十分之一度以内。然后，研究人员在超流体内部创建了两个时间晶体，并使其接触。

科学家观察到两种时间晶体相互作用，并交换组成颗粒从一种时间晶体流向另一种时间晶体，然后又返回，这种现象称为约瑟夫森效应。

时间晶体在实际应用中具有巨大潜力。它们可以用来改善当前的原子钟技术，即复杂的钟表，可以保持我们可能获得的最精确的时间。他们还可以改善陀螺仪等技术，以及依赖原子钟的系统(如GPS)。