雖然聽起來很像是電子游戲里的產物，但現(xiàn)實世界里確實有“時間晶體”（Time Crystal）這種奇特的物質。早在幾個月前，就已經有報道稱谷歌將在量子計算機上運用這項技術?，F(xiàn)在，我們可以更確切地知曉它已被用于 Google 的 Sycamore 量子處理器。
（Google Quantum AI 芯片）
據(jù)悉，規(guī)則晶體的特點是以高度有序的原子結構重復出現(xiàn)。但科學家提出了一個假設，若這些原子可在空間維度上重復，那是否有種晶體會以隨時間重復的模式而存在呢？
早在 2012 年，諾貝爾獎得主弗蘭克·維爾切克（Frank Wilczek）就假設所謂的時間晶體可能存在。但直到 2016 年，研究團隊才在實驗室中加以證明。
后續(xù)研究則將更多精力放在了晶體的生長上，以及觀察它們之間的相互作用?？芍跁r間晶體中，原子以周期性重復的模式運動，而我們可以根據(jù)它們的自旋來預測上下翻轉。
奇怪的是，這種節(jié)奏并不遵循著啟動頻率。而在一套完美的系統(tǒng)中，原子可在沒有任何進一步輸入的情況下，永遠保持著它的節(jié)奏。
時間晶體可在不消耗能量的情況下，于兩種狀態(tài)間來回翻轉。
如果用日常生活中的事務來舉例，我們可將時間晶體看做一個奇怪的明膠碗。在你撥動了它之后，預期中肯定會希望它在搖晃幾秒鐘后停下，然后你又可以再次撥動。
然而時間晶體的獨特之處，在于你只需輕輕撥動兩下，它就會在搖晃和不搖晃的狀態(tài)間，持續(xù)交替變化下去。雖然聽起來像是個接近“永動機”的悖論，但時間晶體在技術上并未違反熱力學定律。
哈佛大學研究團隊指出，能量在整個系統(tǒng)中依然守恒 —— 只是熵（一種無序的度量）沒有減少，而是保持不變。
以 Google 的 Sycamore 量子處理器為例，為啟動時間晶體，研究團隊用激光破壞了 20 個量子比特的晶格。
然后每兩次激光脈沖，量子比特只會發(fā)生一次自旋翻轉 —— 這打破了時間平移的對稱性，并創(chuàng)建出了時間晶體。
更重要的是，這是晶體首次表現(xiàn)出‘多體定位’（many-body localization），這種現(xiàn)象使它們保持著穩(wěn)定。
在這場特殊的實驗期間，科學家們只對這個系統(tǒng)保持了數(shù)百個周期的觀察。但他們表示，理論上是可以借助量子計算機本身運行的模擬，來驗證時間晶體的長期穩(wěn)定性的。
截圖（來自：Nature）
研究合著者羅德里奇·莫斯納（Roderich Moessner）表示：
我們設法利用量子計算機的多功能性，來幫助我們分析其自身的局限性。它基本上能夠高速我們如何糾正自己的錯誤，以便通過有限時間的觀察，來確定理想狀況下的時間-結晶模式。
有關這項研究的詳情，已經發(fā)表在近日出版的《自然》雜志上，原標題為《Time-Crystalline Eigenstate Order on a Quantum Processor》。
