科学家最近用量子电脑模拟运行了一个时间晶体，是至今为止世界上规模最大的一个，展示了量子电脑在模拟复杂理论方面的强大能力。
相对于寻常晶体在空间上呈周期性重复，时间晶体则在时间上呈周期性重复而呈现永动状态。
什么叫做用量子电脑模拟时间晶体？没错，两者都是很抽象的物体。确切地说，它们都是量子力学范畴的物体。就像这个物质空间的一切物质都需要用这个空间的工具去制造一样，科学家现在需要用量子世界的工具制造量子世界的物体。
量子电脑是使用量子力学规律建造的电脑。量子力学描述的是电子这一层级物质世界的规律。在这一层级的微观世界中，如果你能看到它的实际情况，会发现观测结果往往和它们的实际活动不一致。这种概念就像著名的薛定谔猫的思想实验描述的那样，盒子里面的猫在某一个时间点有它确定的生死状态，但是没有打开盒子之前，你都无法知道。
时间晶体也是量子力学世界中的一种物体。早在十年前，理论物理学家弗兰克·威尔切克（Frank Wilczek）构想了时间晶体的概念，认为存在一种物质，里面的粒子所处的状态在按照一定时间规律变换和重复。通常所谓的晶体，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上重复相同的规律，所以被称为时间晶体。
理论上说，这种物质又可以有很多不同的具体形式，比如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，但是这可以在不需要耗费能量的情况下进行，展现一种永动的神奇状态。这打破了热力学认知。
但是这没关系，现在人们能够接受的、打破常规认知的物体越来越多。比如超导体就是常听说的一种违背常规认知的物体。超导体在极低温或极高压的情况下，将出现电阻为零的模式。超导体也是量子力学世界内的物体。
威尔切克在2012年提出时间晶体这种物质的概念后，直到2016年，一组科学家才设计出第一个构建时间晶体的蓝图，设计出其中一种形式的时间晶体。
当时，科学家发现，可以用量子比特模拟时间晶体的存在形态。比特是现代电脑的基础信息单位，只有0和1两种状态；而量子比特就是量子电脑的基础信息单位，除了0和1，还有量子的迭加态。当时，科学家用20个量子比特的芯片模拟了他们设计的时间晶体。
3月2日发表于《科学》（Science）子刊《科学进展》（Science Advances）上的一份研究，利用57个量子比特模拟了一个时间晶体，是之前模拟规模的近三倍。
具体地说，澳大利亚墨尔本大学（University of Melbourne）的几位物理学家连线控制位于美国的一个IBM量子电脑，构建了这个时间晶体系统，能够展现无需能量，按照时间周期重复某种循环的状态。
研究者表示，这项实验展示了时间晶体令人兴奋的研究前景，特别是作为量子电脑存储器方面的应用。不过还有很多工作要做。这个系统目前最多只能完成50次循环。
C语言教师，计算机科学专业。php 专家
“时间晶体”（**Time Crystal**）听起来像科幻，但它是一个真实的、由诺贝尔奖得主弗兰克·维尔切克在2012年首次提出的**物理学新概念**。它打破了人们对“晶体”和“时间对称性”的传统认知。
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### **时间晶体的基本概念**
在普通晶体（比如盐、金刚石）中，原子结构会在**空间中周期性重复**。
**时间晶体**则是物理系统在**时间中周期性变化**，而这种变化不是由外部驱动强制产生的，而是系统本身自发形成的。
也就是说，它是一种**自发打破时间平移对称性的物质状态**。
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### **为什么神奇？**
* 在正常物理系统中，如果你不给一个系统加能量，它会静止或进入热平衡。
* 但时间晶体即使在能量最低的状态（即**基态**）下，也会**周期性地变化**，像“永动机”一样动个不停。
* 这看似违反热力学第二定律，但其实不违反，因为它不是做功的“永动”，而是一种**非平衡量子系统行为**。
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### **实验实现：**
科学家们使用了比如：
* **超冷离子陷阱**
* **超导量子比特（比如 Google 的量子计算机）**
来创建时间晶体。这些系统在外部周期驱动下，不是简单跟着外界节奏动，而是“跳拍子”地振荡（比如外部频率是 f，系统却以 f/2 振荡），这是一种**自发的时序行为**。
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### **有什么用？**
虽然目前应用仍属早期探索阶段，但潜在方向包括：
* **量子计算稳定性增强**（用时间晶体保护量子态）
* **理解非平衡量子系统**
* **未来信息存储技术**
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总结一句话：
> **时间晶体是一种在时间中周期性运动的奇特物质状态，就像“空间晶体”在空间中排列一样。它在量子物理中开启了新的研究方向。**