自古以來，人們認為「時間」是一種既捉摸不到也控制不了的虛幻東西，也許根本不存在；可是現在卻有科學家聲稱已經利用量子電腦製造出「時間晶體」，那到底是什麼？
自從人類產生出「時間」(Time) 這個概念以來，就認為「時間」只是一個抽象概念，直至愛因斯坦 (Albert Einstein) 提出「相對論」(Theory of Relativity)，指時間會因應「引力」(Gravitation) 和「速度」(Speed) 而有所變化，但對一般人來說仍舊是一個抽象概念；直至 2017 年，有科學家聲稱已利用量子電腦製造出「時間晶體」(Time crystal)，那到底是什麼一回事？
「時間晶體」的概念最初首先由諾貝爾物理學獎 (Nobel prize in Physics) 得主，美國物理學家 Frank Wilczek 於 2012 年提出。
普通晶體例如鹽或雪花等物體，就是說原子 (Atom) 會按照特定規律重復排佈的物質，可以理解為內部的結構在空間上重復相同的規律。而「時間晶體」裏面雖然也有特定重復的結構，但是它會按照一定的時間規律重復，可以理解為：其內部的結構在特定時間內重復相同的規律，所以就被稱為「時間晶體」。
「時間晶體」在「時間平移對稱」(Time translational symmetry) 上具有「自發對稱破缺現象」(Spontaneous symmetry breaking)。此外，「時間晶體」也與「零點能量」(Zero-point energy)和動態「卡西米爾效應」(Casimir effect) 有關。
換句話說，從理論上「時間晶體」這種物質在不需要耗費能量的情況下，內部的原子可以不歇止地振動、自旋，先朝一個方向運動，之後朝另一個方向運動。相對於尋常晶體在空間上呈「週期性重複」(Periodic Repetition)，而「時間晶體」則在時間上呈週期性重複且呈現「永動」(Perpetual) 的神奇狀態。
也就是說「時間晶體」是一種打破「熱力學」(Thermodynamique) 認知的物體，因此很多科學家認為這種物質只存在於理論層面，實際上並不存在。
然而在 2016 年，哈佛大學 (Harvard University) 助理物理學教授姚諾曼 (Norman Yao) 聯同加州大學柏克萊分校物理系 (UC Berkeley Department of Physics) 組成研究團隊，提出在實驗室建構「時間晶體」的藍圖；隨後此藍圖經由兩組研究團隊採用，包括馬里蘭大學 (University of Maryland) 的 Christopher Monroe 以及哈佛大學的 Mikhail Lukin，兩團隊皆成功創造出時間晶體。
製造方法是，首先要設定一個「離子阱」(Ion trap)〔這是一種利用電場來將某一帶電粒子固定在某一位置上的裝置〕，這樣做是因為當離子在極低溫度條件下被捕獲時會相互排斥，可以讓這些離子形成一個環狀的晶體。然後將十個「鐿原子」(Ytterbium) 排成一列，用兩束微弱的靜磁場交替轟擊，驅動這些原子進入一種穩定且重複的自旋模式，製造出了「時間晶體」。
而另一哈佛大學的研究團隊則透過向鑽石中密集充入氮氣的方式，同樣成功令鑽石原子進入穩定且重複的自旋模式，符合「時間晶體」的定義。
研究團隊從理論上推斷認為，利用一個擁有二十個「量子比特」(Quantum bit) 的量子電腦芯片，「通過控制單個量子比特之間互動的強度，實現了隨機互動和多體定位」。
這種「時間晶體」具有三大核心元素；第一是有一組各自具有磁場方向的磁性粒子，被鎖定在不同的高能態和低能態之下，研究團隊將之稱為「多體定位」(Many-body localization)。第二是，這些粒子的方向可以完全翻轉，形成一個鏡像版本，實際上就像是一個次級多體定位狀態。最後是通過應用激光刺激這些狀態之間不斷轉變並重復循環：從本態到鏡像態，再變回去，重點是一經驅動就呈現「永動」的狀態，不會再消耗激光的能量。
目前尚未明確這項研究能夠怎樣展現實際的用途。研究團隊表示，這展示了「使用目前的量子處理器研究物質的「非平衡相」(Nonequilibrium phase)，是一種具有擴展性的方法」。也就是說這項研究展示了量子電腦有助於研究「時間晶體」，而這種「時間晶體」同樣可以被利用作對量子世界進行研究，如「量子糾纏」(Quantum entanglement) 現象等。
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