存在於四維空間的新物質長什麼樣？科學實驗告訴你真相！

它們是偷取時間的盜賊，物理學家創造了一種新的物質形式，稱為時間晶體。

我們對這些時間晶體的性質一無所知，通常物質在平常狀態下是靜止直到動能引入才有了勢能，例如一顆靜止的求充滿了潛在的能量。當它被踢時，這個能量便轉化為動能，使球運動的能量。但是時間晶體實際上是在它們的「靜止狀態」或它們的「基態」移動的，那時原子的能量最低。這就像永遠運動下去的球。換句話說，它們總是不穩定的，它們是第一個被創造的非平衡物質。規則晶體是原子在重複的三維空間中的排列，稱為晶格。它們的模式是利用空間複製，而時間晶體則是通過時間和空間複製，它們的本質是四維空間物質。

圖一

時間晶體的概念是在2012年被諾貝爾獎得主Frank Wilczek所提出的，他猜測有這麼一個假設，物質即使在基態也可以周期性移動，從理論上講，時間晶體的移動沒有消耗能量，因為它們本來就不穩定的，時間打破了對稱性，導致原子處在永恆的運動。一旦時間晶體理論出現在以太中，研究人員就投入研究創造這種新的物質的方法，這種方法可以打破時間對稱性。

藍圖在2016年8月被在線公布出來，作者將論文稱為「理論與實驗的橋樑」。兩個來自馬里蘭大學和來自哈佛大學的隊伍採取了基本的「藍圖」是關於如何製造時間晶體以及工作。兩隊都成功的用不同方法實現了同樣的結果。馬里蘭大學的創建時間晶體用了。10條鐿線離子，在這些離子中，電子的自旋被卷進去，研究者的目標是打斷離子的正常平衡。為了做到這一點，他們使用兩個激光器，一個翻轉離子和一個用個激光產生一個磁場。第一個激光翻轉離子使它們與其他離子相互作用並翻轉，讓它們全部入到由第二激光的磁場內，這個過程持續到所有的離子都在旋轉或者震蕩。

圖二

這被認為是普通晶體的正常行為，但是研究人員卻注意到了奇怪的東西。隨著激光繼續推動離子，它們發現離子比被推動時更頻繁的反應了。根據研究院Norman Yao的描述，這就像你不戳他卻在不停抖動的果凍一樣。研究者們基本上打破了時間對稱性，創造了一種新的非平衡形式，即使在基態也能移動！時間晶體，哈佛的研究者們用不同的方式創造了時間晶體，除了用鐿線離子，它們還用一種從鑽石中找到雜誌氮的空位中心。

哈佛的研究人員使用微波導致鑽石中的離子翻轉振蕩而不是用激光。不同的方法，相同的結果：得到時間晶體。如果它被採用，這種新的物質形式可能會引領量子計算未來的突破和理解各種形式的物質。研究人員還指出根據他們創造時間晶體的數據，時間對稱性可以打破，非平衡物質可以存在，如果你想了解更多量子計算的知識的話，在這裡點擊量子計算機的視頻！