記者從清華大學(xué)獲悉，該校物理系尤力教授團隊與北京量子信息科學(xué)研究院等國內(nèi)外研究機構(gòu)合作，首次在強相互作用的室溫里德堡氣體中，觀測到了持續(xù)穩(wěn)定的“時間晶體”信號。相關(guān)研究成果日前發(fā)表在《自然·物理》雜志上。

2012年，諾貝爾物理學(xué)獎得主弗朗克·維爾切克首次預(yù)言了“時間晶體”的存在，即處于“時間晶體”相的物理系統(tǒng)會隨著時間不斷地自我重復(fù)，呈現(xiàn)持續(xù)的周期性振蕩行為。自此，關(guān)于“時間晶體”的討論一直是量子多體物理的熱點問題。然而，眾多的理論分析指出，由于量子漲落，連續(xù)“時間晶體”相很難穩(wěn)定地存在于處于平衡態(tài)的系統(tǒng)中。

據(jù)研究團隊成員介紹，不同于傳統(tǒng)的有限溫體系，其研究所構(gòu)建的系統(tǒng)是一種非平衡態(tài)系統(tǒng)，其中里德堡原子間的長程相互作用，相干的外場驅(qū)動，以及原子的自發(fā)輻射等耗散之間的協(xié)同作用，是“時間晶體”得以穩(wěn)定存在的關(guān)鍵。這種特殊的“時間晶體”也被稱為“耗散時間晶體”。

在此基礎(chǔ)上，研究團隊成員發(fā)現(xiàn)，在經(jīng)過一個短暫的弛豫過程后，系統(tǒng)才在時間維度上建立起真正的長程序，形成穩(wěn)定的時間晶格結(jié)構(gòu)。研究團隊還同時發(fā)現(xiàn)，觀測到的振蕩信號對外界噪聲具有很好的抗干擾性，即使人為地添加很強的噪聲，“時間晶體”相也不會完全被破壞。研究團隊進一步揭示了該系統(tǒng)中形成“時間晶體”的另一關(guān)鍵機制：多種里德堡組分之間的相互競爭，并進行了實驗驗證。

團隊成員表示，這一發(fā)現(xiàn)為深化理解“時間晶體”現(xiàn)象提供了一個強大的實驗平臺。讓人們可以通過具體的物理系統(tǒng)來探究有關(guān)“時間晶體”的各種理論預(yù)言。正如水的三相點——氣、液、固態(tài)的相變臨界點可以被用于攝氏度零度的標(biāo)定，“時間晶體”在臨界點附近劇烈的物態(tài)變化，也為量子傳感、量子精密測量等新興技術(shù)領(lǐng)域提供了全新的思路。（記者鄧暉）

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