晶体_ 不可思议！在“时间晶体”中，空间的对称性被打破！

被称为时间晶体的结构，是传统的晶体在时间和空间上重复的方式，吸引了科学研究者的兴趣和想象力。 这一概念源于量子多体系统的背景，而苏黎世联邦理工学院的物理学家目前正在开发多功能框架，揭示其与近2世纪以来古典着作的联系，提供统一的平台，探讨其外观差异。 在晶体中，原子高度有序，占据了形成空间图案的明确位置。

7年前，2004年诺贝尔物理学奖获得者弗兰克韦尔塞克考虑到晶体空间秩序的时间模拟的可能性:提出了在其最低能量状态下持续周期性时间调制的系统。 具有这种振动基态结构的概念非常有意思。 事实证明，这种想法发表后不久，如果不打破物理学的基本规律，这种时间晶体是不可能的。 但是后者的理论研究表明，量子多体系统被周期性驱动后，出现了新的持续时间关系，这些关系引起了Wilczek的时间晶体。

时间晶体不是那么短的历史

在《物理评论速报》上刊载的新研究中，苏黎世联邦理工学院物理学系博士生Toni Heugel同一机构的学生Matthias Oscity是理论物理研究所的Ramasubramanian Chitra博士、Oded Zilberberg教授和固体物理研究所的Alexander Ei 与chler博士合作，一方面决定如何生成研究报告理论和实验工作的离散时间晶体，另一方面不需要量子力学效应，显示真正的多体效应是量子系统中离散时间晶体的特征。 在量子多体系统中，经典参数谐振器与实验中实现的离散时间晶体之间存在明显的相似点:两者都在驱动频率下表现出动力学。

在离散时间晶体的背景下，该谐波频率振荡的出现打破了驱动系统的时间周期，为晶体的空间顺序提供了“时间仿真”，其中破坏了空间对称性。 在典型参数驱动系统中，二次调谐频率以更加熟悉的方式出现。 例如秋千的孩子们，以产生的振动的2倍的频率来改变重心。 但是，这些不同的现象彼此有什么关系吗？ 是的，苏黎世联邦理工大学物理学家说。 特别准确地指出了古典系统中多样性出现的地方。 因此，考虑了具有可调耦合的经典非线性振荡器。

在一些驱动频率和强度中，已知在参数振荡器变得不稳定后，经过所谓的双周期分支，当超过该分支时，参数振荡器以其驱动频率的一半进行振动。 研究人员探索了当这样的振荡器结合几个时会发生什么。 在计算和使用两者之间具有可变耦合的字符串的实验中，发现了两个不同的区域。 结合强时，双弦系统集体运动，本质上再现了儿童在秋千的活动。 但是，当字符串之间存在弱耦合时，各字符串的动力学与非耦合系统显示的动力学相似。

因此，耦合振荡器不是总体分支，而是仅用驱动器的不同参数单独分支，导致更丰富的总体动力学，并且随着系统的增加而变得复杂。 研究人员认为这种弱耦合模式类似于量子复用体系统中出现的模式，这个框架可以解释这些系统中实验观察到的行为。 此外，新的研究还确定了产生经典多体时间晶体的一般条件，最终可用于解释和探索量子对象的特征。

博科园|研究/来源:苏黎世联邦理工大学

参考期刊《物理评论速报》

doi:10.1103/physrevlett.123.124301

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