时间晶体资料分析精品资料.docxVIP

时间晶体这个听起来科幻感满满的东西可能真的存在。 如果时间结晶 仅仅打破了白发性对称，它们则不是白然中第一个吃螃蟹的。比如， 在磁铁中对称性就被打破了，因为它可以白发“选择”哪一头是北极， 哪一头是南极。然而这并没有打破物理法则本身的对称性， 仅仅代表 物理法则没有决定具体要发生的事情。 普通的晶体也会白发性打破对称，虽然这些对称都存在于白然 中，并没有延伸到时间维度里。人类还从未观察过白发性打破时间平 移对称的情况，但是如果真的观察到，时间晶体应该是最有可能发生 的地方。 为了证明这一可能性，研究者们进行了一系列模拟，使得时间平 移对称性发生白发性破缺可以在不打破任何基础物理法则的情况下 发生，比如热力学定律。 所以时间晶体是有可能在白然中存在的， 至少从数学角度上说不 是不可能。所以下一步的任务就是试图造出一个时间晶体，这也是 Wilczek团队开始筹划的事情。他们设想了一个被俘获的原子、离子 或者超导量子比特的大型系统来制造时间晶体。 如果他们能够成功，这将是一个震惊世界的突破。 二、时间晶体究竟只是一种数学上的假设、 还是真的存在呢？白 打诺贝尔得主弗朗克?韦尔切克(Frank Wilczek )于2012年首次提 出时间晶体这一概念以来，物理学家就一直在这个问题上争论不休。 韦尔切克称，这些假想中的晶体可以呈现出周期性的运动状态， 如在低能量状态(又称基态)下沿着环形轨道运动等。而从理论上来 说，处于基态的物体所具备的能量是根本不够让其运动起来的 在他提出该理念之后的几年中，其他物理学家纷纷给出了时间晶 体不可能存在的理由，大多数物理学家似乎认为，由于时间晶体的性 质太过古怪，因此不可能存在于实际当中。虽然时间晶体无法用来产 生有用的能量(因为它们一旦受到扰动，就会停止运行)，而且并不 违背热力学第二定律，但它们的确与物理学中一项基础的对称性相 悖。 不过，来白加州大学圣芭芭拉分校(UCSB和微软Station Q实 验室的研究人员在一篇必威体育精装版发表的论文中提出， 时间晶体有可能真正 存在。 他们主要关注的是时间晶体最令人惊奇的一点 有人预测称， 时间晶体能够实现时间平移对称性的白发性破缺。 为了帮助我们理解 这句话的含义，研究人员首先解释了 “白发对称性破缺”的意思。 “显性对称性破缺(explicit symmetry breaking)和白发对称性破 缺 (spontaneous symmetry breaking) 之间最大的区另U在于，” UCSB 的一名物理学家、该研究的共同作者多米尼克?埃尔斯(Dominic Els? 说道，“如果对称性出现了显性破缺，那么白然法则中就不再含有这 一对称性了 ；但白发对称性破缺则意味着，白然法则仍保留着原本的 对称性，但白然却选择了另一种不具备对称性的状态。” 如果时间晶体真的能白发地打破时间平移对称性的话， 那么管控 时间晶体的白然法则就不会随着时间的流逝而改变， 但由于时间晶体 的基态运动状态，时间晶体本身是会随着时间而发生变化的， 也就白 发地打破了这种对称性。 虽然人们此前从未观察到过时间上的平移对称性的白发破缺， 但 除此之外，其它各类白发对称性破缺都曾被观察到过。 磁铁就是一个 常见的例子。白然法则无法强制决定磁铁的哪一头是北极、 哪一头是 南极。但任何磁铁材料都白发地打破了这种对称性， 选定其中一头作 为北极。另一个例子则是普通的晶体。虽然无论是在旋转还是平移的 空间中，白然法则都不会发生改变，但晶体会白发地打破这些空间对 称性，因为如果改变了观察角度、或者在空间中的位置发生了些许变 化，晶体看上去都会有所不同。 在这项必威体育精装版研究中，物理学家专门规定了时间平移对称性发生白 发性破缺的条件，然后通过模拟，预测出这一对称性破缺将会发生在 一类名为“弗洛凯多体局部驱动系统” （Floquet-many-body-localized driven systems）的量子系统中。科学家解释，这些系统的关键特征是， 它们永远都不会达到热平衡状态，因此温度永远都不会升高。 对时间平移对称性破缺的必威体育精装版定义与其它对称性破缺十分相似。 基本上来说，随着一个系统（比如晶体）的体积增大，从对称性破缺 状态回归对称状态的时间也会相应延长。 而无穷大系统则永远也无法 到达对称状态，因此，整个系统的对称性都处于破缺状态。 “我们的工作有两大意义。从一方面来看，它说明了时间的平移 对称性也是可以出现白发性破缺的。”微软Station Q实验室的一名研 究人员、共同作者贝拉?鲍尔（Bela BaueD表示，“从另一方面来看， 它让我们进一步了解到，非均衡系统中可以出现很多有趣的物质状 态，而这些状态在均衡系统中是不存在的。” 据物理学家表示，我们应该可以通过实验观察到时间平移对称性 破缺。这需