簡介
時間晶體“時間晶體”是一種新的物質形態，屬於非平衡態。常見的許多物質都是平衡態物質，它們在不受外界影響時，結構等特徵不會隨時間而變化。常規晶體是一個三維物體，它們的內部原子按照有規則的順序重複排列而構成。 一個時間晶體能自發破壞時間平移的對稱性。它可以隨著時間改變，但是會持續回到它開始時的相同形態，就如一個鐘的移動的指針周期性的回到它的原始位置。
與普通的鐘或者其他周期性的過程不同的是，時間晶體和空間晶體一樣會是最低限度的能量的一種狀態。可以將它看作是一隻可以永遠保持走時精確無誤的鐘，即便是在宇宙達到熱寂之後也是如此。
意義
構建一個時空晶體，存在著實際和重要的科學理由：有了這種4維晶體，科學家們將擁有一種全新的，更加有效的手段對複雜的物理屬性和大量粒子的複雜相互作用行為進行研究，或者是研究物理學中所謂的“多體問題”。這種時空晶體同樣可以被用來對量子世界進行研究，如量子糾纏現象，在這種狀態中，當對其中一個粒子進行操作時，另外一個粒子也會相應地發生變化，即便這兩個粒子之間隔開著巨大的距離。
物理定律
根據物理學家的觀點，一個時間晶體應該是一種自然的物體，它的要素成份以一種重複性模式在運動。像萬花筒一樣，其中的碎片一直在循環往復地鏇轉形成各種美麗的圖案；或者像時鐘一樣，其時針每12小時完成360度鏇轉。不過，與時鐘或其他有不斷運動部件的普通物體不同的是，時間晶體是在自己的永動機制的支持下實現永遠運動，而這種永動機制必須要符合物理學定律。
理論基礎
時間晶體遵循一種被物理學家稱為“時間對稱破缺”的理論。這種理論就是：無論在空間上你在哪裡，還是時間上你在哪裡，物理學原理都同樣適用。你可以實施一項物理學實驗，可以進行某些測試，然後帶上這些實驗設備轉移到任何方向一個任意短距離內的地方，或者在短時間內等待任何時長後再次進行某些實驗，在所有這些實驗中你應該得到同樣的結果。在這種情況下，時間和空間被稱為完美對稱。
主要特點
時間晶體1、時間晶體的運動應該不消耗任何能量，相反，它應該處於一種穩定的最小能量狀態，就像鑽石和其他傳統的晶體一樣。即使這樣，它仍然是處於一種永動狀態。
2、時間晶體並不違背能量守恆定律。通常情況下，所謂的永動機肯定不會長久，因為它們並不是處於一種基態，它們的能量會隨著運動而消耗，最終能量會消耗殆盡。在時間晶體中，能量是守恆的，因為沒有任何能量被移走。在這些物體中，但是物體中原子的運動速率並非為零。
理論提出
2012年年初，時間晶體的概念由諾貝爾獎獲得者，麻省理工學院物理學家弗蘭克·維爾澤克(FrankWilczek)提出。
“時間晶體”中不斷運行的機制通常會違反熱力學定律，超導體中的電子被允許進行連續而不間斷地運行。弗蘭克·維爾澤克最初建議超導環可以看作是一種“時間晶體”，如果電子流可以被分離而不是以一個整體、持續的狀態出現，也可以確保出現周期性的重複。但是弗蘭克·維爾切克並沒有指出如何在現實世界中打造這樣的“時間晶體”超導環。
設計方案
時間晶體2012年7月，來自美國加州大學伯克利分校的李統藏博士以及他來自密西根大學和清華大學的同事們提出了一種新的方案，有可能實現時間晶體的構想。
首先需要一個離子阱，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。這樣做將可以讓這些離子形成一個環狀的晶體，這是因為當離子在極低溫度條件下被捕獲時，它們會相互排斥。隨後科學家施加一個微弱的靜磁場，它將驅動電子自鏇。
量子力學指出，離子的自鏇能量必須大於0，即便是在這個電子環已經被冷凍至最低能級的情況下也是如此。在這種狀態下，已經不需要電場和磁場來幫助維持這一晶體的形狀以及組成它的各個離子的自鏇。這樣做的結果就是獲得一個時間晶體，或者更準確的說是一個時空晶體，因為這個離子環不但在時間上，在空間上也是不斷重複著自身。
研究人員從理論上推理認為，這種時間晶體可以被用作計算機，它可以用不同的自鏇狀態當做傳統計算法中的0和1。利用該系統方案，這一構想將是可能的。
該方案是基於電場離子阱和粒子之間的庫倫斥力構建的。離子阱的電場將帶電粒子固定住，而庫倫斥力讓它們自發地形成一個空間環狀晶體。在一個微弱的靜態磁場作用下，這一環狀離子晶體將開始用無止境的轉動。由於這一時空晶體已經位於最低量子能態，其時間序列，從理論上說將會永遠持續，即便是當宇宙達到熵的極大值，也就是達到“熱寂”狀態時，情況也是一樣。
研發成果
時間晶體圖說世界
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