物理學家通過將原子炸入氣球來創造“不可能”的時間晶體

科學家們已經炸毀了一堆像氣球一樣的原子，使“不可能”的極端版本物質狀態.

通過用激光轟炸銣原子，物理學家將它們激發成浮腫里德堡州在一項實驗中，產生了異國情調物質狀態稱為時間水晶.

該團隊表示，這為探索時間晶體的性質以及量子漲落、相關性和同步等現象開辟了一條新途徑——這是時間晶體的重要組成部分。設計量子計算機.

首次描述作者：美國理論物理學家弗蘭克·威爾切克2012年，時間晶體是在時間維度上重復的粒子運動，類似于鉆石和石英等晶體是粒子在空間中重復的模式。

雖然最初的理論描述了以“永久”方式重復的模式，但“臨時”版本一直是實驗實現和觀察在不同的方式由不同的物理學家團隊.在這些中，可以測量與施加在晶體上的任何外部節奏不同的振蕩模式。

這種新型的時間水晶是由限制在玻璃容器中的銣原子的室溫氣體產生的。

由中國清華大學的Xiaoling Wu，Zhuqing Wang和Fan Yang領導的物理學家團隊使用激光將原子激發到里德堡態。當能量以這樣一種方式添加到原子中時，最外層的電子描述了圍繞原子核的更大軌道，基本上將原子膨脹到其正常半徑的數百倍。

從我們的角度來看，這仍然很小，但是當原子都聚集在玻璃盒中時，它對原子的相互作用方式產生了有趣的影響。

“如果我們的玻璃容器中的原子是在這樣的里德堡狀態下制備的，并且它們的直徑變得巨大，那么這些原子之間的力也會變得非常大，”物理學家托馬斯·波爾（Thomas Pohl）解釋說維也納工業大學。

“這反過來又改變了他們與激光互動的方式。如果選擇激光的方式可以同時激發每個原子中的兩種不同的里德堡態，那么就會產生一個反饋回路，導致兩種原子態之間的自發振蕩。這反過來也導致了振蕩光吸收。

因此，當團隊用激光激發他們的銣氣體時，令人興奮的事情發生了。盡管激光具有恒定的強度，但當他們測量容器遠端的光時，他們看到了原子振蕩的跡象，因為原子在激發態和激發態較弱的狀態之間來回滴答作響。

這些振蕩是有機出現的，因此符合時間晶體的定義。

“這實際上是一個靜態實驗，其中沒有對系統施加特定的節奏，”波爾 說.“光和原子之間的相互作用總是一樣的，激光束具有恒定的強度。但令人驚訝的是，到達玻璃電池另一端的強度開始以高度規則的模式振蕩。

這在需要高度規律、自持振蕩的技術中具有潛在的應用。例如，計量學（測量科學）可以利用這樣的系統。和量子信息處理基于里德堡原子將成為計算應用程序的強大工具。

“我們在這里創建了一個新系統，它提供了一個強大的平臺，以一種非常接近弗蘭克·威爾切克（Frank Wilczek）最初想法的方式加深我們對時間晶體現象的理解。波爾 說.

該研究已發表在自然物理學.

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