科學(xué)家利用微波激光照射鉆石,制造出時(shí)間準(zhǔn)晶體美國華盛頓大學(xué)、麻省理工學(xué)院和哈佛大學(xué)科學(xué)家攜手,成功在鉆石上“雕刻”出一種全新的物質(zhì)形態(tài):時(shí)間準(zhǔn)晶體。這項(xiàng)突破有望為量子計(jì)算、精確計(jì)時(shí)等領(lǐng)域帶來革命性影響。相關(guān)研究論文發(fā)表于新一期《物理評(píng)論X》雜志。 鉆石或石英等晶體具有高度有序的結(jié)構(gòu)。此外,鉆石中的碳原子相互作用,形成重復(fù)且可預(yù)測(cè)的模式。正如普通晶體內(nèi)的原子在空間中重復(fù)排列一樣,時(shí)間晶體內(nèi)的粒子也會(huì)隨著時(shí)間推移,排列成重復(fù)且可預(yù)測(cè)的模式。換句話說,時(shí)間晶體內(nèi)的粒子以恒定的頻率振動(dòng)或“滴答”,使其在3維空間加時(shí)間這4個(gè)維度上形成有序的結(jié)構(gòu)模式。 科學(xué)家利用微波激光照射鉆石,制造出時(shí)間準(zhǔn)晶體。 時(shí)間準(zhǔn)晶體與時(shí)間晶體有什么區(qū)別呢?在材料科學(xué)領(lǐng)域,準(zhǔn)晶體內(nèi)的原子在每個(gè)維度并不遵循相同的模式。同理,時(shí)間準(zhǔn)晶體的粒子在不同維度以不同頻率振動(dòng)。 2016年,美國馬里蘭大學(xué)科學(xué)家研制出首個(gè)時(shí)間晶體。在最新研究中,他們更進(jìn)一步,創(chuàng)建出了首個(gè)真正的時(shí)間準(zhǔn)晶體,這是一種全新的物質(zhì)狀態(tài)。 研究團(tuán)隊(duì)首先在一小塊毫米大小的鉆石內(nèi)構(gòu)建了準(zhǔn)晶體,隨后用氮束轟擊鉆石。氮束的能量足以敲除碳原子,留下空穴。電子進(jìn)入這些空穴,每個(gè)電子都與其“鄰居”發(fā)生量子級(jí)相互作用。時(shí)間準(zhǔn)晶體由鉆石內(nèi)超過100萬個(gè)空穴組成,每個(gè)準(zhǔn)晶體的直徑約為一微米。 研究團(tuán)隊(duì)表示,在理論方面,時(shí)間晶體和時(shí)間準(zhǔn)晶體的存在證實(shí)了量子力學(xué)的一些基本理論。在實(shí)用方面,因?yàn)閷?duì)磁性等量子力極其敏感,時(shí)間晶體可用作永遠(yuǎn)不需要充電的量子傳感器。時(shí)間準(zhǔn)晶傳感器則可同時(shí)測(cè)量多個(gè)頻率,從而更全面地了解量子材料的壽命。此外,時(shí)間晶體理論上可在不損失能量的情況下永遠(yuǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)下去,可用于長時(shí)間存儲(chǔ)量子記憶,因此有望促進(jìn)量子計(jì)算機(jī)的發(fā)展。 關(guān)鍵詞: 時(shí)間準(zhǔn)晶體
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