谷歌称用量子计算机造出了时间晶体

7月28日发表在论文预印网arXiv，由谷歌公司、美国普林斯顿大学、和斯坦福大学等知名机构合作的一项研究报告说，他们使用量子计算机造出了“时间晶体”。

美国物理学家维尔切克（Frank Wilczek）于2012年第一次提出了时间晶体的概念。普通晶体就是里面的原子按照特定规律重复排布的物质，像盐、雪花等物体，可以理解为内部的结构在空间上重复相同的规律。时间晶体里面也有特定重复的结构，但是它按照一定的时间规律重复，可以理解为内部的结构在时间内重复相同的规律，所以被称为时间晶体。

理论上说，这种物质在不需要耗费能量的情况下，内部的原子可以不停歇地振动、自旋，或先朝一个方向运动，之后朝另一个方向运动，展现一种永动的神奇状态。时间晶体是一种打破热力学认知的物体。很多科学家认为这种物质不存在。

2016年，一组科学家提出了第一份构建时间晶体的蓝图，是时间晶体研究的一个重要里程碑。量子杂志（Quanta Magazine）介绍说，这种时间晶体具有三大核心元素。第一是有一组各自具有磁场朝向的磁性粒子，被锁定在不同的高能态和低能态下，研究人员将这称为多体定位（many-body localization）。

第二要素是，这些粒子的朝向可以完全翻转，形成一个镜像版本，实际上就像是一个次级多体定位状态。

最后，通过应用激光，刺激这些状态之间不断转变并重复循环：从本态到镜像态，再变回去，但是却不会消耗激光的能量。

现在，这份研究提出，利用一个拥有20个量子比特的量子电脑芯片，“通过控制单个量子比特之间互动的强度，实现了随机互动和多体定位”。之后，使用微波翻转这些粒子，让它们在本态和镜像态之间变换，无需消耗外部能量。

目前还不明确这项研究能够展现怎样实际的用途。研究者表示，这展示了“使用目前的量子处理器研究物质的非平衡相，是一种具有扩展性的方法”。简而言之，就是说这份研究展示了量子计算机可用于研究时间晶体。

这份研究尚未经过同行审议。