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    文摘报 2025年03月29日 星期六

    新物质形态“时间准晶体”面世

    《 文摘报 》( 2025年03月29日   06 版)

      美国科学家成功在钻石上“雕刻”出一种全新的物质形态:时间准晶体。

      钻石或石英等晶体具有高度有序的结构。此外,钻石中的碳原子相互作用,形成重复且可预测的模式。正如普通晶体内的原子在空间中重复排列一样,时间晶体内的粒子也会随着时间推移,排列成重复且可预测的模式。换句话说,时间晶体内的粒子以恒定的频率振动或“滴答”,使其在三维空间加时间这4个维度上形成有序的结构模式。

      时间准晶体与时间晶体有什么区别呢?在材料科学领域,准晶体内的原子在每个维度并不遵循相同的模式。同理,时间准晶体的粒子在不同维度以不同频率振动。

      研究团队首先在一小块毫米大小的钻石内构建了准晶体,随后用氮束轰击钻石。氮束的能量足以敲除碳原子,留下空穴。电子进入这些空穴,每个电子都与其“邻居”发生量子级相互作用。时间准晶体由钻石内超过100万个空穴组成。

      研究团队表示,在理论方面,时间晶体和时间准晶体的存在证实了量子力学的一些基本理论。在实用方面,因为对磁性等量子力极其敏感,时间晶体可用作永远不需要充电的量子传感器。时间准晶体传感器则可同时测量多个频率,从而更全面地了解量子材料的寿命。此外,时间准晶体理论上可在不损失能量的情况下永远运转下去,可用于长时间存储量子记忆,因此有望促进量子计算机的发展。

      (中国科技网3.20 刘霞)

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