斯坦福大学、谷歌等机构用“悬铃木”量子计算机创建时间晶体尽管如今的量子计算机仍处于

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尽管如今的量子计算机仍处于发展的早期阶段，但它已经有能力做一些事情了。比如，创造一种叫做“时间晶体”（Time crystal）的新物质相。
“时间晶体”这一概念由诺贝尔物理学奖得主Frank Wilczek在2012年首次提出。与水晶的结构在空间中重复类似，时间晶体在时间上呈周期性重复——它不需要任何进一步的能量输入就能够无限重复，像“永动机”一样。
当地时间11月30日，国际知名期刊《自然》上发表的一项论文中，一个国际研究团队详细介绍了他们使用谷歌的“悬铃木”（Sycamore）量子计算硬件创建的时间晶体。
“总的来说，我们正在采用未来会成为量子计算机的设备，我们将其视为复杂的量子系统。”论文作者之一、斯坦福大学博士后Matteo Ippoliti表示， “我们不是在计算，而是将计算机作为一个实现和检测物质新相的新实验平台。”
对于团队来说，他们取得成就的兴奋不仅是创造了一个新的物质相，还在于开辟了探索凝聚态物理领域新机制的机会。该领域研究系统中许多对象的集体相互作用所带来的新现象和特性，这种交互比单个对象的属性可以丰富得多。
“时间晶体是物质的新型非平衡量子相的一个明显例子， ”该论文的通讯作者、斯坦福大学物理学助理教授Vedika Khemani表示， “虽然我们对凝聚态物理的大部分理解都基于平衡系统，不过，这些新的量子设备为我们提供了一个迷人的窗口，可以了解多体物理学中的新非平衡状态。”
研究人员制作这种时间晶体的方式像培养果蝇，并给予其一些刺激。
物理学中的果蝇是伊辛模型，这是一类描述物质相变的随机过程（stochastic process）模型，可用于理解各种物理现象（包括相变和磁性）。伊辛模型由一个晶格组成，其中每个位置都被一个粒子占据，该粒子可以处于两种状态，表示为自旋向上或向下。
Khemani在读研究生期间、她的博士生导师 Shivaji Sondhi以及马克斯-普朗克复杂系统物理研究所的 Achilleas Lazarides 和 Roderich Moessner 无意中发现了这种制造时间晶体的方法。
当时，他们正在研究非平衡多体局部化系统，就是粒子“卡在”其开始状态且永远无法放松到平衡状态的系统。
他们尝试探索这些系统被激光定期击中时，其可能发展的阶段。他们找到了稳定的非平衡相，还发现粒子的自旋在时间上永远重复的模式中翻转，其周期是激光驱动周期的两倍，从而形成时间晶体。
激光的周期性冲击为晶体的动态建立了特定的节奏。通常，旋转的“舞蹈”应该与这种节奏同步，而时间晶体则不然。与之相反，自旋在两种状态之间翻转，只有在被激光击中两次后才能完成一个循环。这意味着系统的“时间平移对称性”被打破。
对称性在物理学中十分重要。对称性的打破解释了规则晶体、磁铁和许多其他现象的起源。然而，时间平移对称性与其他对称性不同，它不能在平衡状态下被打破。周期性的冲击是一个漏洞，让时间晶体成为可能。
振荡周期的倍增并不寻常，但也不是前所未有。长期的振荡在少粒子系统的量子动力学中也很常见。
时间晶体的独特之处在于，它是一个由数百万粒子组成的系统，但能在没有任何能量流入或流出的情况下表现出协调一致的行为。
此前，许多研究团队的不少实验都实现了各种近乎时间晶体的成果。不过，提供“多体定位（many-body localization）”（这一现象使时间晶体无限稳定）配方中的所有成分仍然是一个突出挑战。