57個量子比特！科學家造就迄今最大時間晶體

近日，澳大利亞物理學家設計出迄今為止最大的時間晶體，該時間晶體由57個量子比特組成，比2021年谷歌科學家模擬的20個量子比特的時間晶體大一倍多。相關研究結果2022年3月2日發表于《科學進展》。

未參與該研究的微軟凝聚態物理學家Chetan Nayak表示，這項工作顯示了量子計算機模擬復雜系統的能力，使這些系統不只存在于物理學家的理論中。

時間晶體的概念最早出現在10年前，由諾貝爾物理學獎得主、麻省理工學院理論物理學家Frank Wilczek最先提出。Wilczek表示，時間晶體經歷周期性運動，每隔一段時間就會回到最初的形態，并能自發打破時間平移對稱性。也就是說，它可以隨著時間改變，但是會持續回到開始時的相同形態，如同鐘表的指針周期性地回到原始位置。

時間晶體是一種量子粒子系統，被鎖在一段永恒的時間循環中。

墨爾本大學理論物理學家Philipp Frey和Stephan Rachel通過使用IBM量子計算機遠程模擬，進行量子比特演示。他們可以同時將量子比特設置為0和1或1和0，并通過編程使它們像磁鐵一樣相互作用。

在它們相互作用的某些設置中，研究人員發現，57個量子比特的任何初始設置都保持穩定——每兩個脈沖就會回到原始狀態。

乍一看，這一觀點似乎有點平淡無奇。畢竟，如果磁鐵沒有相互作用，脈沖也會使它們翻轉180°，并產生一樣的半頻響應。哈佛大學凝聚態理論學家Dominic Else解釋，是磁鐵之間的相互作用讓這種結構趨于穩定，使該系統成為時間晶體，并使得這個系統不受一些“缺陷”的影響，例如在脈沖不夠長的情況下，也能產生翻轉。……