可对抗物理学的“时间晶体”是什么?探究时间晶体背后的科学( 二 )


可对抗物理学的“时间晶体”是什么?探究时间晶体背后的科学
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▲创建时间晶体的蓝图:采用纠缠系统并用自旋翻转脉冲驱动它 。 在一段时间的某个倍数处 , 您将返回到相同的初始状态 。
姚的作品于2016年8月首次亮相 , 随后由哈佛大学的米哈伊尔·卢金(MikhailLukin)和马里兰大学的克里斯托弗·门罗(ChristopherMonroe)对其进行了测试 , 他们采用了不同的方法
门罗的小组采用了一系列一维排列的钇原子 , 这些原子都通过静电相互作用耦合在一起 。 当他们对这条原子线施加一系列自旋翻转脉冲时 , 他们发现系统在每两个完整的脉冲周期就会恢复到初始状态 。
与此同时 , 卢金的团队采用一块钻石晶体 , 其中包含大约1000000个自旋杂质 , 并用微波辐射脉冲处理晶体中的这些杂质 。 该辐射翻转了它们的自旋 , 但每三个完整脉冲周期才返回其初始量子状态 。
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▲米哈伊尔·卢金(MikhailLukin)团队的钻石晶体因含有大量氮杂质而变黑 。
但正如弗朗克·韦尔切克在2012年最初设想的那样 , 理想化的时间晶体将出现在处于热平衡的系统中——既不从周围环境吸收能量也不向周围环境发射能量 。 为了创造一个时间晶体 , 你需要有一个开放的系统 , 可以与其外部环境交换能量 , 并且该系统需要以周期性频率驱动 。
可对抗物理学的“时间晶体”是什么?探究时间晶体背后的科学
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▲十个具有自旋的钇原子 , 用于创建时间晶体 。 每经过两个完整的脉冲周期 , 全套原子就会恢复到初始自旋 。
早在2016/2017年首次实现这些时间晶体时 , 人们就意识到时间晶体可以应用于量子计算机 。 与标准计算机编码的“0”或“1”不同 , 量子计算机不是编码一个比特 , 而是编码一个量子比特 。
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▲在平衡(a)中 , 只有最低能量状态是有序的 , 高能量状态是无序的 。 在大多数驱动系统(b)中 , 没有状态是有序的 。 但在多体定位系统?中 , 所有状态都可以排序 , 允许定期返回原始状态的可能性 。
时间晶体的理论新颖性在某些方面是一把双刃剑 。 目前科学家们正在努力为它们找到明确的应用 , 有人建议将它们用作高精度传感器 , 或者将晶体用于更好的内存存储或开发具有更快处理能力的量子计算机 。
可对抗物理学的“时间晶体”是什么?探究时间晶体背后的科学】而在另一种意义上 , 时间晶体的最大应用可能已经在这里——使科学家能够探索量子力学的边界 。