Jakten på att utveckla förståelsen för tidskristallint beteende i kvantsystem har tagit en ny, spännande twist.

Fysiksexperter från University of Exeter, Island, och ITMO -universitetet i Sankt Petersburg, har avslöjat att förekomsten av äkta tidskristaller för slutna kvantsystem är möjlig.

Till skillnad från andra studier som hittills ansåg öppna kvantsystem som inte är i jämvikt, där närvaron av en enhet orsakar periodiska oscillationer, forskare har teoretiskt funnit ett kvantsystem där tidskorrelationer överlever under oändligt lång tid.

Publicerad i Fysiska granskningsbrev som ett redaktörsförslag den 20 november, studien kan bana väg för utveckling av nya, spännande applikationer, till exempel en ny typ av atomur.

Tanken om en tidskristall (TC) lades först fram av den uppskattade fysiknobelpristagaren Frank Wilczek 2012. Den centrala rollen för att fastställa tidskristallen som en ny fas av materia motsvarar brytningen av tidstranslationell symmetri.

I vardagen är vi omgivna av fasta ämnen, där atomer och molekyler bildar en periodisk struktur längs de rumsliga koordinaterna. Till skillnad från vanliga kristaller - som diamanter - med egenskaper som definieras av atomer regelbundet arrangerade i rymden, tidskristaller visar istället ett ständigt föränderligt beteende som upprepas i tid.

Dock, Själva möjligheten att bryta tids-translationell symmetri visade sig vara notoriskt svår i ett perfekt isolerat kvantsystem som förblir i jämvikt. I synnerhet, teoremet bevisat av Haruki Watanabe och Masaki Oshikawa uttalade att kvantversioner av tidskristaller är omöjliga, om inte:1) mycket icke-lokala interaktioner finns i ett äkta kvantsystem; eller 2) ett drivet system övervägs.

Särskilt, med det andra kryphålet, forskare har under de senaste åren visat att olika tidskristallvarianter (framför allt diskreta eller Floquet -tidskristaller) är möjliga att producera.

Frågan:"Kan det ursprungliga begreppet tidskristall förverkligas?" sålunda kvar i luften.

I den nya studien, forskargruppen som leds av Oleksandr Kyriienko från University of Exeter har visat att det är möjligt att 'kringgå' no-go-satsen för förekomsten av kvanttidskristaller, och att en verklig tidskristallin ordning verkligen är möjlig.

Den viktigaste ingrediensen motsvarar att hitta Hamiltonian - en operatör som beskriver energin i ett kvantsystem - som helt uppfyller villkoren för TC -beteende från Watanabe och Oshikawa.

Teamet har funnit att systemet som bryter tid-translationell symmetri nödvändigtvis har multipartikelinteraktioner (så kallade "strängar") där minst hälften av partiklarna interagerar samtidigt.

Den associerade jordtillståndskorrelationsfunktionen uppvisar eviga oscillationer på grund av koppling mellan två maximalt intrasslade tillstånd som motsvarar Schrodinger kattliknande tillstånd.

Resultaten kan hjälpa ytterligare forskares förståelse av hur kondenserade tillstånd av materia beter sig, och belysa dynamiken i fysikens fysik.

Att vara det första steget mot att bryta den kontinuerliga tids-translationella symmetrin, studien lockar uppmärksamhet till andra möjliga kvantsystem där långdistansinteraktioner kan framkalla icke-trivial dynamik.

Oleksandr Kyriienko sa:"Nu vet vi att tidstranslationell symmetri kan brytas med mycket icke -lokala interaktioner. Kan vi förbättra det och ha praktiskt användbara system med reducerade interaktioner där korrelationer överlever vid oändliga tider? Jag vet inte säkert, men jag är sugen på att få reda på det. "