大自然遵循許多節奏:圍繞太陽的季節變化來自於地球軌道,鐘擺的背面是穩定的。這些模型可以用簡單的數學定律來描述。
然而,順序還可以以一種更令人驚奇的方式出現——靠自己,無需外部計時器。當多個粒子以復雜的方式相互作用時,它們可能會陷入重複的節奏而不是混亂。這種現像被稱為“結晶”。 Tu Wien(維也納)的研究人員現在已經證明,時間晶體可以引起與科學家想像的不同的機制。他們的計算表明,粒子之間的量子相關性表明,一旦認為可以消除這些模型,就可以幫助穩定事實。這一發現為許多粒子系統中如何出現集體行為提供了一種新方法。
空間晶體和時間晶體
當液體凍結時,其顆粒會從無序狀態中分類。在液態下,粒子自由、隨機地運動,不表現出特殊的模型。當液體凝固時,顆粒堵塞特定位置,形成規則且重複的空間結構——晶體。液體在所有方向上都是均勻的,但在晶體中卻打破了對稱性:結構增益,某些方向與其他方向分開。
是否有類似的方式打破空間中類似的對稱性?一個同等行為的量子系統會發揮相同的臨時重複臨時模型——節奏,它標誌著相同的時間順序?
量子事件:有害還是有用?
“十多年來,這個問題一直是量子物理學領域深入研究的主題,”維恩戈理論物理研究所的菲利克斯·魯索(Felix Russo)說,該研究所是托馬斯·波爾小組的博士研究項目。事實上,已經證明了所謂的時間晶體。
“然而,人們相信這只存在於非常特定的系統中,例如量子氣體及其平均物理值,而不必考慮量子物理中的隨機漲落,”費利克斯·魯索克說。 “現在,粒子之間的量子物理相關性可以導致晶體提前創建,可以導致時間的晶體階段。”
粒子之間複雜的量子相互作用會導致無法在單個粒子上解釋的集體行為。關閉蠟燭的煙霧可以由通常的一系列煙圈形成;某種現像不能從外部得到保證,也不能從單個煙霧粒子來理解。
激光網絡上的粒子
“我們正在研究激光束放置的二維粒子網絡,”菲利克斯·魯索說。 “在這裡我們可以看到,由於粒子之間的量子相互作用,沙丁魚的狀態開始振盪。”
這項研究提供了更好地理解許多物體中許多量子系統理論的機會。延伸新量子技術的路徑或打造高精度量子測量技術。