北京時(shí)間 8 月 6 日消息，外媒報(bào)道稱，谷歌量子計(jì)算部門的研究人員發(fā)表了一項(xiàng)研究稱使用該公司的 Sycamore 量子計(jì)算機(jī)創(chuàng)建了對抗物理的“時(shí)間晶體”。

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圖片來源：Google

如果這一研究結(jié)果屬實(shí)，將打破熱力學(xué)第二定律，但時(shí)間晶體似乎并沒有對熵發(fā)出警告，現(xiàn)在谷歌說它不僅看到了它的作用，而且產(chǎn)生它的過程是可擴(kuò)展的，其影響可能是巨大的。 不僅可以證明時(shí)間晶體是真實(shí)的，而且它們實(shí)際上可能會(huì)被用于一些實(shí)際的現(xiàn)實(shí)世界。

據(jù)悉，時(shí)間晶體既穩(wěn)定又不斷變化，可定義的狀態(tài)以可預(yù)測的間隔重復(fù)，而不會(huì)分解為完全隨機(jī)的狀態(tài)。

不用太糾結(jié)于量子位（可以代表 1 和 0 的亞原子粒子，是量子計(jì)算的基礎(chǔ)）的上旋和下旋。谷歌聲稱所做的基本上是一個(gè)跳棋一邊是紅色的棋子，另一邊是黑色的棋子，并比喻性地?fù)舸蜃雷?，以完美地切換兩側(cè)而不消耗任何能量。

時(shí)間晶體的概念首先由諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)得主弗朗克・韋爾切克于 2012 年提出。 相對于尋常晶體在空間上呈周期性重復(fù)，時(shí)間晶體則在時(shí)間上呈周期性重復(fù)而呈現(xiàn)永動(dòng)狀態(tài) 。時(shí)間晶體在時(shí)間平移對稱上具有自發(fā)對稱破缺現(xiàn)象。時(shí)間晶體也與零點(diǎn)能量和動(dòng)態(tài)卡西米爾效應(yīng)有關(guān)。

2016 年，姚穎（英語：Norman Y. Yao）與加州大學(xué)柏克萊分校物理系的同僚提出在實(shí)驗(yàn)室建構(gòu)時(shí)間晶體的藍(lán)圖；隨后此藍(lán)圖經(jīng)兩組人馬采用，包括馬里蘭大學(xué)的 Christopher Monroe 以及哈佛大學(xué)的 Mikhail Lukin，兩團(tuán)隊(duì)皆成功創(chuàng)造出時(shí)間晶體，實(shí)驗(yàn)成果于 2017 年 3 月發(fā)表在《自然》期刊。[2][3]

常規(guī)晶體是一個(gè)三維物體，它們的內(nèi)部原子按照有規(guī)則的順序重復(fù)排列而構(gòu)成。時(shí)間晶體是一種四維以上晶體，在時(shí)空中擁有一種周期性結(jié)構(gòu)。一個(gè)時(shí)間晶體能自發(fā)破壞時(shí)間平移的對稱性，做空間的非平移運(yùn)動(dòng)，時(shí)間晶體的構(gòu)成以‘空間’非定域的粒子交叉存在做相互關(guān)聯(lián)運(yùn)動(dòng)，是能效粒子的‘額外維’超出‘定域空間’的能動(dòng)量，時(shí)間晶體的存在同樣揭示了‘超額外維度’的存在意義。

它可以隨著時(shí)間改變，但是會(huì)持續(xù)回到它開始時(shí)的相同形態(tài)，就如一個(gè)鐘的移動(dòng)的指針周期性的回到它的原始位置。與普通的鐘或者其他周期性的過程不同的是，時(shí)間晶體和空間晶體一樣會(huì)是最低限度的能量的一種狀態(tài)。可以將它看作是一只可以永遠(yuǎn)保持走時(shí)精確無誤的鐘，即便是在宇宙達(dá)到熱寂之后也是如此。

1、時(shí)間晶體的運(yùn)動(dòng)應(yīng)該不消耗任何能量，相反，它應(yīng)該處于一種穩(wěn)定的最小能量狀態(tài)，就像鉆石和其他傳統(tǒng)的晶體一樣。即使這樣，它仍然是處于一種永動(dòng)狀態(tài)。

2、時(shí)間晶體并不違背能量守恒定律。通常情況下，所謂的永動(dòng)機(jī)肯定不會(huì)長久，因?yàn)樗鼈儾⒉皇翘幱谝环N基態(tài)，它們的能量會(huì)隨著運(yùn)動(dòng)而消耗，最終能量會(huì)消耗殆盡。在時(shí)間晶體中，能量是守恒的，因?yàn)闆]有任何能量被移走。在這些物體中，但是物體中原子的運(yùn)動(dòng)速率并非為零。

熱力學(xué)第二定律可以導(dǎo)出宇宙“熱寂”的命運(yùn)，這是一種可能的理論。而即使我們的宇宙真的達(dá)到了熱寂狀態(tài)，它也并不意味著計(jì)算的終結(jié)。一種被稱作“時(shí)間晶體”的特殊裝置在理論上將可以繼續(xù)被作為計(jì)算機(jī)使用，即便是在宇宙達(dá)到熱寂狀態(tài)之后也是如此。最近，科學(xué)家們給出了設(shè)計(jì)這種特殊裝置的最新藍(lán)圖，從而讓這一前景又向前邁進(jìn)了一步。

常規(guī)晶體是一個(gè)三維物體，它們的內(nèi)部原子按照有規(guī)則的順序重復(fù)排列而構(gòu)成，比如我們每天吃的食鹽。之所以晶體會(huì)采用這一規(guī)則的方式，是因?yàn)檫@樣做可以讓其內(nèi)能達(dá)到最低。今年早些時(shí)候，美國麻省理工學(xué)院的理論物理學(xué)家弗蘭克・維爾澤克 (Frank Wilczek) 指出，在更高的維度上，比如作為第四維的時(shí)間，同樣可以存在這種重復(fù)排列的結(jié)構(gòu)模式。

為了將常規(guī)的三維晶體空間對稱性轉(zhuǎn)換至四維空間，這樣一個(gè)“時(shí)間晶體”中的原子必須不斷旋轉(zhuǎn)并不斷歸位。尤為關(guān)鍵的是，它們還都必須處于各自的最低能量狀態(tài)。這就意味著即便在宇宙熵已經(jīng)達(dá)到最大值，并最終冷卻達(dá)到均一溫度 (即所謂的“熱寂”狀態(tài))，這種旋轉(zhuǎn)還將自然地持續(xù)下去。