全球微资讯！物理学家在量子计算机模拟中证实了时间晶体的存在

您是在寻找禁止永动机的法律漏洞吗？要知道自己拥有一块真正的时间水晶，需要的不仅仅是对高品质宝石的敏锐眼光。

在一项新的研究中，一个国际研究团队使用谷歌的梧桐（ Sycamore） 量子计算硬件来仔细检查他们对时间晶体的理论构想，证实它为我们仍在研究的新兴技术打下了所有正确的基础。

类似于由无限重复的原子单元制成的传统晶体，时间晶体是系统中无限重复的变化，几乎不需要能量进入或离开。

【资料图】

虽然这样的事情接近于打破某些热力学定律，但系统熵不增加的事实意味着它应该位于物理学的右侧。

实际上，这样的晶体可能看起来像是某种与系统其余部分不同步的振荡。例如，激光在你的时间晶体上敲出稳定的节拍，可能会使它的粒子的自旋只在每隔一次敲击时翻转。

这种触发器是一种标志性的时间晶体行为，在过去的实验中已被用作设计和生产时间晶体的证据。

但是，大量相互作用的量子物体都按照自己的节奏摆动，其纯粹的复杂性为解释留下了一些摆动的空间，这些解释不一定依赖于支撑时间晶体物理学的相同规则。

因此，虽然不太可能，但我们不能排除最初看起来像时间晶体的系统实际上可能会在万年之内升温并最终陷入混乱。

当然，你可以坐下来看着你的水晶嗡嗡作响，直到宇宙最终热死。或者你可以让量子计算机为你完成这项工作。

斯坦福大学物理学家马泰奥·伊波利蒂( Matteo Ippoliti) 说：“总体而言，我们正在采用那些本应成为未来量子计算机的设备，并将它们视为复杂的量子系统。”

“我们不是计算，而是将计算机作为一个新的实验平台来工作，以实现和检测物质的新阶段。”

这个特定时间晶体的起点出人意料地出乎意料，源于斯坦福大学理论物理学家维迪卡·赫玛尼( Vedika Khemani) 对非平衡物理学的研究。

我们非常熟悉这种物理学在日常生活中的后果。将您的热咖啡放在长凳上半小时，您会发现当它与环境失去平衡时，它的热能消散得有多快。

赫玛尼和她的同事们对量子物理学中远不那么直观的水平上的能量不平衡更感兴趣。

只有当赫玛尼研究的审阅者让她注意到她自己的工作与时间晶体之间的相似性时，她才将注意力转向了这个令人兴奋的物理学新领域。

“时间晶体是一种新型非平衡量子态物质的突出例子，” 赫玛尼说，“虽然我们对凝聚态物理学的大部分理解都基于平衡系统，但这些新的量子器件为我们提供了一个迷人的窗口，可以了解多体物理学中的新非平衡状态。”

在谷歌的量子技术上对他们的时间晶体进行建模使该团队能够在几百次激光脉冲内寻找无限重复的迹象。他们还可以向后运行模拟并缩放其大小。

德国马克斯普朗克复杂系统物理研究所的理论物理学家罗德里希·莫斯纳（Roderich Moessner ）说：“它基本上告诉我们如何纠正自己的错误，以便可以从有限时间观察中确定理想时间晶体行为的指纹。”

有办法对实际时间晶体进行建模，并确信它们代表了真正独特的物质相，这对于探索非平衡量子物理学的疯狂复杂性可能是无价的。

时间晶体有望成为了解各种复杂系统运行的新方式的窗口，不仅提供对量子空间的见解，而且提供对我们大脑一样复杂的系统的见解。

有一天，许多不同领域的科学家都会在市场上购买一种时间晶体。现在他们被扯掉的可能性更小了。

这项研究发表在《自然》杂志上。

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