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英國南安普頓大學(xué)的劉彤君博士在納米光機械平臺上進行光子時間晶體實驗。

圖片來源：物理學(xué)家組織網(wǎng)

　　時間晶體最初在2012年提出，它是一種新的物質(zhì)狀態(tài)，其中粒子處于連續(xù)的振蕩運動中。時間晶體打破了時間平移對稱性。離散時間晶體通過在周期性外參數(shù)力的影響下振蕩來實現(xiàn)這一點，這種類型的時間晶體已在捕獲的離子、原子和自旋系統(tǒng)中得到證實。

　　研究人員表示，連續(xù)時間晶體更有趣，也可以說更重要，因為它們表現(xiàn)出連續(xù)的時間平移對稱性，但可自發(fā)地進入一個周期運動的狀態(tài)。此前，人們認為這種狀態(tài)只有在開放系統(tǒng)中才是可能的，最近在光照射的光學(xué)腔內(nèi)的超冷原子的量子系統(tǒng)中，科學(xué)家觀察到了連續(xù)的量子-時間-晶態(tài)。

　　研究人員使用光子超材料來實現(xiàn)連續(xù)的時間晶態(tài)。他們使用的系統(tǒng)是由柔性納米線支撐的二維等離子體元分子陣列，即促進與納米級光相互作用的人造結(jié)構(gòu)。

　　結(jié)果證明，用與其中所含超分子的等離子體模式共振的光連續(xù)且相干地照射這種光子超材料，會導(dǎo)致自發(fā)相變到具有連續(xù)時間晶體關(guān)鍵特性的狀態(tài)。這種狀態(tài)的特征是超分子之間的多體相互作用導(dǎo)致的連續(xù)振蕩。

　　研究人員之一尼古拉·哲魯?shù)路蚪忉屨f，光子超材料，即一種用等離子體納米粒子裝飾的納米線陣列，可通過粒子之間的光誘導(dǎo)相互作用驅(qū)動納米線的相干振蕩狀態(tài)。當(dāng)達到光照閾值時，這些振蕩就會自發(fā)出現(xiàn)。這種行為構(gòu)成了一個連續(xù)的時間晶體，一種新的物質(zhì)狀態(tài)。