“時間晶體”相互作用首次發(fā)現(xiàn) 改善當前的原子鐘技術(shù)

一個國際科研團隊在最新一期《自然·材料》雜志撰文稱，他們首次觀察到了“時間晶體”的相互作用。最新研究有望促進量子信息處理技術(shù)的發(fā)展，改善當前的原子鐘技術(shù)，提高陀螺儀以及依賴原子鐘的系統(tǒng)(如GPS)的性能。

時間晶體是一種物質(zhì)態(tài)，不同于金屬或巖石等標準晶體，后者由原子以規(guī)則的重復模式排列而成。2012年，諾貝爾獎獲得者弗蘭克·威爾澤克首次提出了時間晶體這一概念，并于2016年確定。時間晶體顯示出恒定不變的奇異特性，即使沒有外部輸入也能重復運動。它們的原子先在一個方向不停地振蕩、旋轉(zhuǎn)或移動，然后再朝一個方向運動。

在最新研究中，來自英國蘭卡斯特大學、倫敦皇家霍洛威大學倫敦分校、美國耶魯大學和芬蘭阿爾托大學的國際團隊使用氦-3觀測了時間晶體。氦-3是氦罕見的同位素，缺少一個中子。

研究人員將超流體氦-3冷卻到絕對零度(零下273.15攝氏度)附近，然后在超流體內(nèi)部創(chuàng)建了兩個時間晶體，并使其接觸。

科學家觀察到兩個時間晶體相互作用，并交換組成顆粒——這些粒子從一個時間晶體流向另一種時間晶體，然后又返回，這種現(xiàn)象稱為約瑟夫森效應。

研究論文主要作者、英國蘭卡斯特大學的薩穆利·奧蒂博士說：“控制兩個時間晶體的相互作用是一項重大成就。此前，沒有人在同一系統(tǒng)中觀察到兩個時間晶體，更不用說看到它們相互作用了。實現(xiàn)并觀察到時間晶體的受控相互作用是將其用于量子信息處理等實際應用的第一步。”

奧蒂解釋道，因為盡管周圍環(huán)境變化，時間晶體仍會自動保持完整(相干)，讓相干性延續(xù)時間盡可能長是發(fā)展強大的量子計算機必須要解決的主要“攔路虎”。此外，時間晶體也可用于改善原子鐘、GPS等系統(tǒng)的性能。

(記者劉霞)