中国科学家突破性发现：成功创造"时间晶体"，或将开启量子技术新时代

中国科学家突破性发现：成功创造"时间晶体"，或将开启量子技术新时代

清华大学研究人员近日发明了物理学世界的"魔法"，成功地将原子"吹大"，创造出一种被称为"时间晶体"的奇妙物质状态。这项研究不仅突破了我们对物质的传统认知，还为未来的量子技术铺平了道路，论文已发表在《自然-物理学》杂志上。

时间晶体

所谓时间晶体，是美国物理学家弗兰克·维尔切克 (Frank Wilczek)2012年首次提出的概念。就像普通晶体在空间中有规律的结构一样，时间晶体在时间维度上展现出周期性的运动模式。简单来说，时间晶体是一种能够在不消耗能量的情况下，保持周期性运动的系统。这个概念曾被认为"不可能"实现，但科学家们正在一步步将其变为现实。

里德伯态

这项突破性研究的关键在于一种特殊的原子状态：里德伯态。当原子被激发到里德伯态时，它的一个外层电子会被推到远离原子核的遥远轨道，就像把原子吹成了一个巨大的气球，其大小可以是正常状态下的数百倍！

里德伯原子具有非常独特的性质，由于尺寸巨大，它们之间的相互作用变得异常强烈，对外界环境也极其敏感，这让它们成为精密传感器的理想选择。另外相比其他激发态，里德伯原子还有更长的寿命，可以维持更长的时间。

魔法实验

清华大学研究人员在维也纳技术大学理论物理研究所托马斯·波尔教授支持下，设计了一项看似简单但却非常巧妙的实验，他们将铷原子气体封装在一个玻璃容器中，然后用激光将这些原子激发到里德伯态。

奇妙的事情发生了！尽管激光的强度保持恒定，但科学家们在容器的另一端观察到了光强的周期性振荡。这意味着原子们自发地在不同的能级之间来回跳跃，形成了一种自组织的节奏——这正是时间晶体的典型特征！

重要意义

这可能是一项基础科学的惊人突破，将为我们理解物质的基本性质开辟新的视角，同时也具有实际应用的潜力，比如用时间晶体来改进量子计算机的设计，制造精密计量工具和超高灵敏度的传感器，用于量子信息中继站构建量子互联网，模拟和研究复杂的量子现象等等，甚至对宇宙更深刻的认识——里德伯原子在星际介质中普遍存在。

论文：Dissipative time crystal in a strongly interacting Rydberg gas