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時間晶體由諾貝爾獎得主弗朗克·韋爾切克於2012年提出。普通晶體在空間上呈週期性重
複,時間晶體則在時間上週期性重複且為永動狀態。時間晶體是四維以上晶體,在時空中
有週期性結構。 時間晶體能自發破壞時間平移對稱性,做空間非平移運動,時間晶體的
構成以空間非定域的粒子交叉存在做相互關聯運動,是能效粒子的額外維超出定域空間的
能動量,時間晶體的存在同樣揭示了超額外維度的存在意義。
聖路易華盛頓大學的祖崇團隊實現了離散時間準晶這種新型態時間晶體。這類狀態有助於
高精度感測與先進信號處理的發展。傳統時間晶體透過施加具有週期性變化的外部驅動力
來實現。祖崇團隊選擇具有結構但不重複的微波脈衝序列。他們將此準週期驅動用於金剛
石中的強交互作用自旋系統,該系統的自旋與氮空缺中心相關。隨後他們使用雷射顯微鏡
追蹤自旋的動態行為。他們發現這些自旋在時間上形成了有結構但不重複的離散時間準晶
。
由於自旋之間的強相互作用,這種狀態具有長壽命並對外部擾動具抵抗力。隨著準週期驅
動的複雜度增加,可生成更為精細的時序模式。
他們下一步將在其他平台上構建這些狀態,例如超冷原子、超導量子位元或二維材料中的
自旋缺陷,為量子計算和感測帶來希望。