时间晶体,是一种在空间与时间上都有周期性结构的四维晶体,属于量子物理学。与一般晶体相比,时间晶体的原子结构排列存在差异,其在特定条件下沿着时间轴呈周期性变化,会维持震荡状态,是一种非平衡态物质。
固态、液态、气态是最为常见的物质形态,时间晶体是一种全新的物态。一般晶体的原子结构在空间上周期性重复排列,而时间晶体的原子结构在时间上周期性重复排列。时间晶体打破了时间平移对称性,是一种非平衡态物相,呈现永动状态。2012年,时间晶体概念被提出,2016年,时间晶体实验室蓝图被建构;2017年,时间晶体在实验上获得证实,创造出时间晶体的团队分布是马里兰大学团队、哈佛大学团队。
时间晶体为物理学研究开辟了新道路,因此相关科研机构不断增多。在全球范围内,时间晶体相关研究院所、高校、企业主要有美国哈佛大学、美国加州大学、美国马里兰大学、美国斯坦福大学、美国麻省理工学院、美国康奈尔大学、澳大利亚墨尔本大学、英国牛津大学、荷兰代尔夫特理工大学、德国马克斯•普朗克复杂系统物理研究所、谷歌等。
目前,全球时间晶体最新、最有突破性的研究成果是:2021年11月,谷歌与其他科研机构团队利用量子计算机实现了20个量子比特的时间晶体;2022年3月,墨尔本大学科学家利用量子计算机设计出57个量子比特的时间晶体,这是当前全球最大的时间晶体。
根据新思界产业研究中心发布的
《2022-2026年时间晶体行业深度市场调研及投资策略建议报告》显示,时间晶体运动时不消耗任何能量,处于稳定的最小能量状态,晶体内能量守恒,因此可以处于永动状态。但时间晶体与非永动机不同,其运动无需外部能量输入,同时运动产生的能量也不能对外输出,仅在内部循环。时间晶体可用于量子技术研究领域,例如研究量子纠缠现象。
新思界
行业分析人士表示,时间晶体的潜在应用领域包括量子计算机、超高灵敏度传感器等。此外,由于时间晶体处于永动状态,永远不会忘记初始状态、丢失记忆,可以开发复杂的时空晶体,能够将人脑意识、重要数据存储在时间晶体上,形成完美的量子记忆装置。由此可见,时间晶体开发应用价值大,特别是在量子计算机、信息存储方面发展空间大。