物理学家创造新型时间准晶体 – Inside a Diamond

一种新型的时间水晶可能代表量子物理学的突破。

在用激光照射的钻石中，物理学家创造了他们认为是时间准晶体的第一个真正例子——其中时间图案是结构化的，但不会重复。这是一个细微的区别，但可以帮助发展量子研究和技术。

“他们可以长时间存储量子内存，本质上就像 RAM 的量子模拟一样。”物理学家 Chong Zu 说美国华盛顿大学。“我们离那种技术还有很长的路要走。但创造一个时间准晶体是关键的第一步。

时间晶体，理论预测作者：美国理论物理学家弗兰克·维尔切克在2012之内之前2016 年首次观察，在构成常规固体的图案化原子矩阵中添加一些额外的内容。

金刚石、石英和盐等晶体材料采用三维原子晶格的形式，其中粒子的排列重复。你可以拿起晶格的任何部分，把它叠加到另一个部分上，它会完美匹配。

时间晶体是一种材质，其中粒子在序列中移动，这些序列不受任何外部推力的时间决定。粒子在能量状态之间振荡，其时序模式以一种可以完美叠加的方式重复，如下面的视频所示。

相比之下，准晶体是粒子形成结构化但不重复图案的晶体，例如Penrose 平铺或Ammann-Beenker 平铺.乍一看，它可能看起来像是重复的，但它的组成部分不会完美地叠加。

时间水晶已经实验观察一个次数用不同的材料.现在，由华盛顿大学的 Guanghui He 和哈佛大学的 Bingtian Ye 领导的物理学家团队创造了他们认为是第一个准晶体。振荡粒子的时间模式具有结构，但不会重复。

“这是一个全新的物质阶段，”祖 说.

创建时间水晶的一种方法是将一些碳原子从金刚石的晶格中敲出，产生所谓的氮空缺中心，它是一个相邻的氮原子和一个空空间。这是研究人员用来创造和研究时间准晶体特性的技术。

他们使用氮气激光器将一堆碳原子敲松成一毫米宽的金刚石块，给电子一些肘部空间，让他们在相邻电子的量子影响下随着微波脉冲的节拍跳舞。

以非重复模式构建微波的节奏导致振荡粒子出现类似但独立的行为，这符合时间晶体的标准。

“我们使用微波脉冲来启动准晶体时间的节奏，”叶 说.“微波炉有助于及时创造秩序。”

研究人员在时间准晶体分解之前观察了这种舞蹈数百次，就像时间晶体惯常做的那样：它们非常敏感，容易受到外部干扰。

“我们相信我们是第一个创造真实时间准晶体的团队，”他说.

这些结果提供了新的见解，可以帮助我们更好地了解量子领域以及时间晶体本身。也有潜在的实际应用，例如在计量学或测量方面。有一天，时间晶体可以帮助测量时间。

它们还可用于量子传感器和量子计算（当然）。这可能还有很长的路要走;但只有通过穿越时间的步骤才能完成旅程。

该研究已发表在物理评论 X.

宝宝起名 起名