アイデアから2年後、科学者たちは時間を結晶化し、新しい空間を開きます

「この作品は、物質の性質に関する最も基本的な質問のいくつかに取り組んでいます。」

シヴァジソンディ教授

ハーバード大学とメリーランド大学に拠点を置く2つの研究者グループは、3月9日にネイチャー誌で、「時間結晶」を作成したと報告しました。 。

時間結晶の存在の理論的基礎は、プリンストン大学の理論物理学者であるShivaji Sondhi教授、彼の当時の大学院生であるVedika Khemani（Natureに掲載されたハーバードチームの一部でもあった）、およびAchilleasLazaridesとRoderichMoessnerによって2015年に確立されました。ドイツのドレスデンにあるマックスプランク研究所の

電子メールのインタビューで、Shivaji Sondhi教授は、Anuradha Mascarenhasに、かつては作成不可能と考えられていた結晶のクラスを構築することの重要性を説明しました。

時間結晶とは何ですか？それらが作成されていることが重要なのはなぜですか？

時間結晶は、通常の結晶における空間の役割が時間に置き換わるシステムです。通常の結晶では、非常に多くの原子（原則として無限の数）が空間で周期性を示します。時間結晶では、それらは時間の周期性を示します。彼らの重要性は、この空間の時間による置き換えにあります。これは新しいものであり、ノーベリストのフランク・ウィルチェックのアイデアを実現しています。時間結晶の概念は、1975年にマサチューセッツ工科大学のウィルチェックに端を発しています。テーブルソルトのような通常の結晶では、原子は繰り返しパターンで配置されます。隣接する原子間の相互作用により、結晶は堅固に保たれ、わずかな揺れで結晶が何にも溶解するのを防ぎます。それなら、時間の経過とともに並進対称性を破る結晶もあるべきではないでしょうか？原子は時間とともに移動しますが、流動的または連続的に移動するのではなく、周期的に移動します。そのような結晶が存在するかどうかの議論につながったアイデアでした。

通常の結晶と時間結晶：プリンストンの研究者は、2つのグループの研究者によってNatureで報告された時間結晶の作成につながる理論的理解を提供しました。画像：プリンストン大学のニュースリリースによるメリーランド大学のエミリー・エドワーズ。

新しい発見は、物質についての考え方をどのように変えますか？

この作品は、物質の性質に関する最も基本的な質問のいくつかに取り組んでいます。通常、物質は平衡状態にあると考えられます。つまり、そのままにしておくとどのように落ち着くのかということです。作成されたものは外界との絶え間ない相互作用を伴いますが、数学的に正確な非常に独特な振る舞いを示すことができることがわかりました。これは量子システムにとっては新しいことです。

時間結晶はどのように作成されましたか？この発見の後はどうなりますか？

私たちの仕事は、時間結晶がどのように機能するかという本質的な物理学を発見しました。この発見は、平衡状態と平衡状態から外れた複雑なシステムをどのように理解するかという問題に取り組む一連の開発に基づいています。これは、物理学者が日常世界の性質を説明する方法にとって非常に重要です。どちらの実験も、過去10年間の多くの作業と、小さな量子システムの制御に関する多くの作業に基づいています。そのため、見た目は簡単になりましたが、その背後には多くの作業がありました。どちらの論文にも26人の著者がいます！これらの理論的研究の結果として、2つのグループの実験者が実験室で時間結晶の構築を試み始めました。ハーバードを拠点とするチームは、合成ダイヤモンドに人工格子を作成することを含む実験的なセットアップを使用しました。メリーランド大学での別のアプローチでは、イッテルビウムイオンと呼​​ばれる荷電粒子の鎖を使用しました。

このような実験的な作業によって、物質の新しい段階がさらに増えると思います。それらはすべて時間結晶ではありませんが、物質が放置されている場合は存在しないという特徴を共有します。また、最終的には、量子コンピューターと呼ばれる未来的なデバイスの情報を保護するのに役立つ可能性があります。

（インタビューからの抜粋を編集）

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