新物质形态：美研究人员制造“时间晶体”

猴哥

提到晶体，普通人可能会想到钻石等物质，其中原子在空间维度上按一定规律重复排列。那有没有晶体的结构能在时间维度上重现呢？这样的晶体就是“时间晶体”，美国研究人员刚刚报告说制造出了这种新的物质形态。美国加利福尼亚大学伯克利分校研究人员最近在美国《物理评论快报》杂志上发表论文，描述了如何制造“时间晶体”和测量其特性。
论文主要作者、该校物理学助理教授姚颖说，可以用果冻来比喻“时间晶体”，与反复轻拍果冻时它的晃动类似，“时间晶体”在受到周期性冲击后其结构也会在时间维度上重现。普通晶体则不会表现出这种特点。

姚颖介绍，“时间晶体”是一种新的物质形态，属于非平衡态。常见的许多物质都是平衡态物质，它们在不受外界影响时，结构等特征不会随时间而变化。姚颖说：“过去半个世纪里，我们一直在研究平衡态物质，比如金属和绝缘体。现在我们刚开始探索非平衡态物质这一全新世界。”

“时间晶体”的概念最初由美国麻省理工学院理论物理学家、诺贝尔物理学奖获得者弗兰克·维尔切克在2012年提出。姚颖说，他所在的研究小组充当了连接理论假设与实验执行之间的桥梁，帮助两个美国团队以不同方式造出了“时间晶体”。
其中，马里兰大学的团队将10个镱原子排成一列，然后用两束激光交替轰击它们，使得这些原子进入一种稳定且重复的自旋翻转模式，符合“时间晶体”的定义。另一个来自哈佛大学的研究团队则通过向钻石中密集充入氮气的方式，也制造出了“时间晶体”。
由于“时间晶体”是一种非常新颖的物质形态，研究人员还没有想好如何利用它，不过由于理论上非平衡态物质具有绝佳的存储能力，这方面成果或许可用于开发量子计算机。