维也纳工业大学（TU Wien）的科学家报告称，一种奇特的量子现象在通常预期不会出现的条件下显现。

自然遵循着诸多韵律：地球绕日公转衍生出四季更迭，钟摆的往复摆动维系着时光的流转。这些规律往往能用简洁的数学方程加以诠释。

然而，节律也能以一种截然不同的方式呈现——自发地，无需任何外部驱动力——源于众多粒子间错综复杂的相互作用。在看似均匀无序之中，一种随时间重复出现的模式悄然浮现。这一现象被称为“时间晶体”。

维也纳工业大学（TU Wien）的研究人员现已证明，时间晶体可通过一种此前未被考虑的机制形成。粒子间的量子关联，曾被认为会阻碍时间晶体的形成，实则能助力稳定这些结构。这一发现为多粒子量子系统的物理学研究提供了令人惊奇的全新视角。

空间晶体与时间晶体

液体冻结时，其粒子会经历空间结构转变。在液态状态下，粒子无序游移，无固定构型可循；而一旦凝结成固态，粒子便在晶格中各就其位，形成规则且周期性重复的排列模式。液态物质具有均一性，其性质在各处及各个方向上均保持一致；相比之下，晶体则打破了这种对称性，呈现出一种结构化布局，其中某些方向上的特性会与其他方向存在差异。

这引发了一个深刻的问题：时间中是否也会发生类似的对称性破缺？一个在时间维度上看似完全无序、每一刻都与下一刻毫无二致的量子系统，是否仍能催生出周期性的时间模式？

量子涨落：有害还是有益？

维也纳工业大学理论物理研究所的费利克斯·鲁索（Felix Russo）正于托马斯·波尔（Thomas Pohl）教授的团队中开展博士研究，他表示：“十多年来，这一问题一直是量子物理学领域的研究热点。”事实上，已有研究表明，所谓的“时间晶体”是可能存在的——在这种系统中，时间节律无需外界驱动便可自行建立。

费利克斯·鲁索（Felix Russo）表示：“然而，人们曾认为这仅在量子气体等极为特殊的系统中才有可能实现，因为在这些系统中，其物理特性可通过平均值很好地描述，而无需考虑量子物理中不可避免的随机涨落。”“如今，我们已证明，正是粒子间的量子物理关联——这些关联先前被认为会阻碍时间晶体的形成——能够促成时间晶体相的出现。”

粒子间复杂的量子相互作用会引发集体行为，这种行为无法在单个粒子层面得到解释——就如同熄灭的蜡烛所冒出的烟雾，有时会形成一连串规则的烟圈；这一现象的韵律并非由外界所决定，也无法从单个烟雾颗粒中寻得答案。

激光晶格中的粒子

费利克斯·鲁索（Felix Russo）表示：“我们正在研究一种由激光束固定的二维粒子晶格。在这里，我们可以证明，由于粒子间的量子相互作用，该晶格的状态开始发生振荡。”

该研究为深入理解量子多体系统理论提供了契机，为新型量子技术或高精度量子测量技术的问世铺平了道路。

参考文献：费利克斯·鲁索（Felix Russo）与托马斯·波尔（Thomas Pohl）所著《量子耗散连续时间晶体》，发表于2025年9月11日《物理评论快报》。 DOI：10.1103/dc2s-94gv

本研究工作得到了奥地利科学基金（FWF）[资助编号 DOI：10.55776/COE1]和欧盟（“下一代欧盟”计划）的资助，还得到了瑞士国家科学基金会（SNSF）通过瑞士量子计划提供的资助，以及欧洲研究理事会（ERC）通过 ERC 协同项目“SuperWave”（资助编号 101071882）提供的资助。