“时间晶体”围绕物理定律工作，开创量子计算新时代

　　在绝对零度以上万分之一度的氦-3超流体中连接两个“时间晶体”可能是向新型量子计算机迈出的一大步。

　　时间晶体是原子的奇异结构，它的存在直到2012年才被预言，几年后有了实验证明。在普通的晶体中，例如钻石或盐，原子以规则重复的空间模式排列——晶格或类似的框架。像大多数材料一样，当原子处于基态时，它们可能的最低能级，会停止抖动。

　　另一方面，时间晶体由在时间而不是空间中重复的原子组成，来回振荡或旋转，即使在基态也是如此。它们可以永远保持这种运动，而不需要输入能量或在这个过程中损失能量。

　　在这样做的时候，这些时间晶体可以挑战熵的概念。热力学第二定律将熵描述为任何系统如何随着时间变得更加无序。作为一个例子，考虑行星围绕太阳的轨道。为了简单起见，我们想象它们按时钟顺序运动，总是在各自的轨道上同时回到同一个地方。然而在现实中，事情是混乱的：其他行星或经过的恒星的引力可以拖拽行星，使它们的轨道发生微妙的变化。

　　因此，行星的轨道本质上是混乱的。一个小小的改变可能会对所有人产生巨大的影响。随着时间的推移，系统变得无序——系统的熵增加。

　　时间晶体可以抵消熵的影响，因为量子力学原理被称为“多物体定位”。如果一个力被时间晶体中的一个原子感受到，它只会影响那个原子。因此，这种变化被认为是局部的，而不是全局的(在整个系统中)。因此，系统不会变得混乱，并允许重复的振荡继续下去，理论上，永远。

　　“每个人都知道永动机是不可能的，”英国兰卡斯特大学的研究员兼物理学讲师萨穆利·奥蒂在一份声明中说。“然而，在量子物理中，只要我们闭上眼睛，永动机是没问题的。”

　　领导这项研究的奥蒂指的是海森堡测不准原理，这暗示了当一个量子系统被观察和测量时，它的量子波函数是如何崩溃的。由于它们的量子力学性质，时间晶体只有在与环境完全隔离时才能以100%的效率运行。这个要求限制了它们被观测到的时间，直到它们因波函数坍缩而完全分解。

　　然而，奥蒂的团队通过冷却一定量的氦-3(氦的同位素)成功地连接了两个时间晶体。氦-3很特殊，因为当冷却到绝对零度以上(零下459.67华氏度，或零下273摄氏度)的一部分时，这种同位素就会变成超流体，没有多少材料能做到这一点。在超流体中，粘度为零，因此没有动能因摩擦而损失，从而允许运动（如时间晶体中的原子运动），无限期地继续下去。

　　Autti的团队在芬兰阿尔托大学工作，然后操纵氦-3原子来创建两个相互作用的时间晶体。此外，他们观察这种时间晶体配对的时间达到了创纪录的水平，大约1000秒(近17分钟)，相当于原子的数十亿次振荡或旋转运动，然后时间晶体的波函数才衰减。

　　奥蒂说：“事实证明，把它们两个放在一起效果很好。”

　　这些发现为开发全功能量子计算机创造了一条有前途的研究路线。普通计算机的比特是二进制的——1或0，开或关——量子计算机的处理速度要快得多，因为它们利用了“量子比特”，可以是1和0，同时开和关。建造量子计算机的一种方法是连接无数的时间晶体，每一个都被设计成一个量子位。因此，这个连接两个时间晶体的第一个实验创造了量子计算机的基本构件。

　　先前的实验已经表明，一些时间晶体可以在室温下工作，而不需要冷却到接近绝对零度，这使得它们的构建更加容易。Autti的团队说，下一个任务是证明逻辑门操作，即允许计算机处理信息的功能，可以在两个或更多的时间晶体之间操作。