德國多特蒙德工業大學的研究人員報告說，他們已經開發出一種超強的時間晶體。 他們的研究發表在《自然物理學》上，為控制時間晶體的潛在應用和物理學提供了新的見解，以及保持它們穩定的新方法。
時間晶體代表了物質的乙個新階段，由諾貝爾獎獲得者弗蘭克·威爾切克（Frank Wilczek）於2012年首次提出。 與在空間中表現出重複圖案的傳統晶體不同，時間晶體顯示出在時間上重複的圖案。 這意味著即使在沒有外部能量的情況下，它們的原子結構也會經歷週期性運動，這違背了傳統的熱力學定律，而熱力學定律在大多數系統中控制著平衡。
多特蒙德工業大學團隊工作的重要性在於，它展示了半導體材料中的超強時間晶體。 他們研製的時間晶體可以長時間保持週期性振盪，大約40分鐘，比以前的嘗試長數百萬倍。
火焰狀影象實際上代表了新時間晶體的觀測行為。 影象中的每個點都是一段實驗資料，它們共同說明了時間晶體內部自旋的迴圈運動，展示了其獨特的週期性行為。 **alex greilich/tu dortmund
在Alex Greilich博士的帶領下，該團隊開發了一種穩定抗時間晶體的新方法。 對於砷化銦鎵，晶體的核自旋會儲存能量，就像電池一樣。
因此，簡單來說，通過輻照晶體，它們創造了一種特殊的條件，在這種條件下，核自旋通過與電子自旋的相互作用開始振盪，從而有效地產生了時間晶體。 打個比方，把時間晶體想象成乙個時鐘，它不停地滴答作響，不需要上鏈。 Greilich和他的團隊通過使用一種特殊的材料來實現這一目標，其中稱為電子和原子核的微小粒子以一種非常特殊的方式相互通訊。 這種對話使時鐘自行滴答作響，穩定而不間斷，即使沒有任何外界推動。
這種新的時間晶體可以持續至少40分鐘，壽命比之前的記錄高出1000萬倍，並有可能延長壽命。
時間晶體最有前途的應用之一是在量子計算和資訊處理領域。 時間晶體可用於建立更穩定的量子位元 - 量子資訊的基本單位 - 對外部干擾非常敏感。 這種穩定性可以為更可靠的量子計算機鋪平道路，這些量子計算機能夠解決當今最強大的經典計算機無法解決的複雜問題。
此外，時間晶體中時間固有的規律性使其成為提高定時器件精度的理想候選者。 在分秒必爭的時代，從GPS導航到高頻金融交易，基於時間晶體的時鐘的發展可以顯著提高時間測量的準確性和可靠性。
這項新研究提供了相對容易獲得的半導體系統中時間晶體的具體例子，使進一步的實驗研究和應用開發更加可行。 此外，時間晶體對外部擾動的魯棒性解決了該領域的關鍵挑戰之一，為穩定性至關重要的實際應用開啟了大門。
除了增強量子計算和定時技術外，時間晶體還可以徹底改變我們對非平衡熱力學的理解。 它們挑戰了關於物質可以採取的狀態以及系統如何隨時間變化的傳統智慧，可能導致新的理論框架和技術創新。