光子超材料表現出新物質態特征，符合連續“時間晶體”屬性

2023-05-10 12:09:22 來源: 科技日報

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英國南安普頓大學研究人員在最新一期《自然·物理學》上發表論文稱，經典的超材料納米結構可驅動到一種狀態，表現出與連續“時間晶體”相同的關鍵特征。

英國南安普頓大學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：物理學家組織網

時間晶體最初在2012年提出，它是一種新的物質狀態，其中粒子處于連續的振蕩運動中。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力的影響下振蕩來實現這一點，這種類型的時間晶體已在捕獲的離子、原子和自旋系統中得到證實。

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

研究人員使用光子超材料來實現連續的時間晶態。他們使用的系統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構。

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

研究人員之一尼古拉·哲魯德夫解釋說，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相互作用驅動納米線的相干振蕩狀態。當達到光照閾值時，這些振蕩就會自發出現。這種行為構成了一個連續的時間晶體，一種新的物質狀態。

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