物理学家通过将原子炸入气球来创造“不可能”的时间晶体

科学家们已经炸毁了一堆像气球一样的原子，使“不可能”的极端版本物质状态.

通过用激光轰炸铷原子，物理学家将它们激发成浮肿里德堡州在一项实验中，产生了异国情调物质状态称为时间水晶.

该团队表示，这为探索时间晶体的性质以及量子涨落、相关性和同步等现象开辟了一条新途径——这是时间晶体的重要组成部分。设计量子计算机.

首次描述作者：美国理论物理学家弗兰克·威尔切克2012年，时间晶体是在时间维度上重复的粒子运动，类似于钻石和石英等晶体是粒子在空间中重复的模式。

虽然最初的理论描述了以“永久”方式重复的模式，但“临时”版本一直是实验实现和观察在不同的方式由不同的物理学家团队.在这些中，可以测量与施加在晶体上的任何外部节奏不同的振荡模式。

这种新型的时间水晶是由限制在玻璃容器中的铷原子的室温气体产生的。

由中国清华大学的Xiaoling Wu，Zhuqing Wang和Fan Yang领导的物理学家团队使用激光将原子激发到里德堡态。当能量以这样一种方式添加到原子中时，最外层的电子描述了围绕原子核的更大轨道，基本上将原子膨胀到其正常半径的数百倍。

从我们的角度来看，这仍然很小，但是当原子都聚集在玻璃盒中时，它对原子的相互作用方式产生了有趣的影响。

“如果我们的玻璃容器中的原子是在这样的里德堡状态下制备的，并且它们的直径变得巨大，那么这些原子之间的力也会变得非常大，”物理学家托马斯·波尔（Thomas Pohl）解释说维也纳工业大学。

“这反过来又改变了他们与激光互动的方式。如果选择激光的方式可以同时激发每个原子中的两种不同的里德堡态，那么就会产生一个反馈回路，导致两种原子态之间的自发振荡。这反过来也导致了振荡光吸收。

因此，当团队用激光激发他们的铷气体时，令人兴奋的事情发生了。尽管激光具有恒定的强度，但当他们测量容器远端的光时，他们看到了原子振荡的迹象，因为原子在激发态和激发态较弱的状态之间来回滴答作响。

这些振荡是有机出现的，因此符合时间晶体的定义。

“这实际上是一个静态实验，其中没有对系统施加特定的节奏，”波尔 说.“光和原子之间的相互作用总是一样的，激光束具有恒定的强度。但令人惊讶的是，到达玻璃电池另一端的强度开始以高度规则的模式振荡。

这在需要高度规律、自持振荡的技术中具有潜在的应用。例如，计量学（测量科学）可以利用这样的系统。和量子信息处理基于里德堡原子将成为计算应用程序的强大工具。

“我们在这里创建了一个新系统，它提供了一个强大的平台，以一种非常接近弗兰克·威尔切克（Frank Wilczek）最初想法的方式加深我们对时间晶体现象的理解。波尔 说.

该研究已发表在自然物理学.

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