《科学》重磅: 量子计算机成功造出"时间晶体"

近日，科学家们建立了一个多体局部离散时间晶体，持续了大约 8 秒，对应 800 个振荡周期。他们使用了一种基于钻石的量子计算机。

时间晶体是一种四维以上的空间晶体晶格，在时空中拥有一种超短程的周期性结构运动。时间晶体的主特质是超对称粒子的超对称破缺即 CPT 破坏，并粒子组合在空间轴线做非平移运动，揭示了‘超额外维度’粒子的客观存在。

时间晶体是一种特殊的物质状态，它永远处于运动状态，无限期地，不吸收任何能量。它违背了经典物理学最神圣的原则之一：热力学第二定律。该定律指出，熵或无序的数量总是趋于增加。

时间晶体实际上是一个相当新的想法，其理论在 2012 年由诺贝尔奖获得者物理学家 Franck Wilczek 首次提出。当时并非所有物理学家都接受该理论。

研究人员使用量子计算机创造了一种时间晶体，他们认为这在物理世界中牢固地建立了时间晶体。

这次的成果在首次在 arXiv 上发布时，被谷歌、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 几乎同时实验重复出来。演示实验使用了 20 个由超导铝条制成的量子位，持续了大约八分之一秒。

谷歌量子计算团队在 2019 年首次实现了量子优越性，因超越常规计算机的能力登上了《自然》封面。不过当时展示的算法是为了速度目标而设计的，并不具有基础科学探索意义。新的时间晶体研究标志着量子计算机第一次站在了前人无法企及的高度。

结果表明，固体中的自旋缺陷为实验研究这些重要且开放的统计物理学问题提供了一个灵活的平台。

该研究论文题为 "Many-body-localized discrete time crystal with a programmable spin-based quantum simulator"，已发表在《科学》期刊上。