作者:加州大学伯克利分校罗伯特·桑德斯
艺术家对由九个量子比特组成的离散时间晶体的印象，由钻石中九个碳-13原子的核自旋表示
连接的自旋链被锁定在一个阶段，在这个阶段它们周期性地反转它们的状态
荣誉:乔·兰德尔和蒂姆·塔米尼奥，由QuTech提供 加州大学伯克利分校的物理学家诺曼·姚在五年前首次描述了如何制造时间晶体——一种新的物质形式，其模式在时间而不是空间中重复
然而，与祖母绿或红宝石的晶体不同，这些时间晶体只存在了几分之一秒
但是时间晶体的时代已经到来
自从姚最初的提议以来，新的见解导致了时间晶体以许多不同的形式出现的发现，每一种都由它自己独特的机制来稳定
使用新的量子计算架构，几个实验室已经接近创建一个多体局域化版本的时间晶体，它使用无序来保持周期性驱动的量子比特处于次谐波抖动的连续状态——量子比特振荡，但只是每隔一个驱动周期
在上周发表在《科学》杂志上的一篇论文中，姚和他在QuTech的同事们报道了一个多体局域化离散时间晶体的创造，该晶体持续了大约8秒钟，相当于800个振荡周期。QuTech是代尔夫特理工大学和荷兰的一个独立研究小组合作完成的
他们使用了基于钻石的量子计算机，其中量子比特——量子比特，数字计算机中二进制比特的模拟——是嵌入钻石内部的碳13原子的核自旋
QuTech的乔·兰德尔说:“虽然一个完全隔离的时间晶体原则上可以永生，但任何真正的实验实现都会因与环境的相互作用而衰变。”
“进一步延长寿命是下一个前沿
" 该结果于今年夏天首次发布在arXiv上，由谷歌、斯坦福和普林斯顿的研究人员使用谷歌的超导量子计算机Sycamore在一个几乎同时进行的实验中进行了复制
那次演示使用了20个由超导铝带制成的量子比特，持续了大约十分之八秒
谷歌和QuTech的时间晶体都被称为物质的Floquet相，这是一种非平衡物质
QuTech的首席研究员Tim Taminiau说:“多项实验突破同时发生，这是极其令人兴奋的。”
“所有这些不同的平台相辅相成
谷歌实验使用了两倍多的量子比特；我们的时间水晶寿命大约长10倍
" Qutech的团队以正确的方式操纵了九个碳-13量子位，以满足形成多体局域时间晶体的标准
加州大学伯克利分校物理学副教授姚说:“时间晶体可能是物质非平衡相的最简单例子。”
“QuTech系统完全有能力探索其他失衡现象，例如，包括Floquet拓扑相位
" 这些结果是继几个月前发表在《科学》杂志上的另一次水晶观测之后得出的，姚的团队也参与了这次观测
在那里，研究人员观察到一种所谓的预热时间晶体，其中次谐波振荡通过高频驱动来稳定
这些实验是在马里兰大学门罗的实验室中进行的，使用了一个一维的原子离子链，这个系统在五年前观察到了时间晶体动力学的第一个信号
有趣的是，与多体局域时间晶体不同，多体局域时间晶体代表了天生的量子Floquet相，预热时间晶体可以作为物质的量子相或经典相存在
许多悬而未决的问题依然存在
时间晶体有实际应用吗？耗散有助于延长时间晶体的寿命吗？更一般地说，驱动的量子系统是如何以及何时达到平衡的？报道的结果表明，固体中的自旋缺陷是实验研究统计物理中这些重要开放问题的灵活平台
加州大学伯克利分校研究生弗朗西斯科·马查多说:“能够将自旋与环境隔离开来，同时还能控制它们的相互作用，这为研究信息是保存还是丢失提供了一个惊人的机会。”
“看看接下来会发生什么将是令人着迷的
"
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