Ref：Time-Crystalline Topological Superconductors. Aaron Chew, David F. Mross, and Jason Alicea. Phys. Rev. Lett.124, 096802 (2020).

1. 什么是时间晶体？

时间晶体是一种由诺贝尔奖获得者、理论物理学家弗兰克·威尔切克（Frank Wilczek）和麻省理工学院的物理学家在2012年首次提出的假想结构。

这种独特的结构具有一个非常引人注目的特点：它们可以在不消耗能量的情况下移动。这似乎违反了物理学的基本定律之一，即时间平移对称性。

时间晶体可以在处于最低能量状态时（也就是它们的基态）移动，看起来就像是在永动状态下运动一样。威尔切克提出了数学证明，显示晶化物质的原子可以在时间上形成定期重复的晶格，同时不消耗或产生任何能量。

2. 时间晶体的实验验证

自从时间晶体首次被提出以来，它们已经在各种实验室中得到了实验验证。最新的研究成果来自于加州理工学院（Caltech）和以色列魏兹曼研究所（Weizmann Institute），他们发现理论上可以将时间晶体与所谓的拓扑超导体结合起来。

3. 什么是拓扑超导体？

拓扑超导体是一种特殊的物质，具有一种与电子波函数相关的拓扑不变性。这意味着即使对物体进行了拉伸、扭曲或弯曲等变形，其拓扑性质也不会改变。

4. 时间晶体与拓扑超导体的结合

研究人员发现，当他们引入“一维时间晶体拓扑超导体”时，会出现一种奇妙的相互作用，其中“时间平移对称性破缺和拓扑物理学相互交织，产生了在自由费米子系统中不可能出现的异常 Floquet Majorana 模式”。

5. 如何利用时间晶体

这项研究的首席科学家 Jason Alicea 和 Aaron Chew 来自 CalTech，David Mross 来自以色列魏兹曼研究所。

他们观察到，通过将拓扑超导体与可以控制的磁自由度耦合，可以增强拓扑超导体的性能。Alicea 分享道：“我们意识到，将这些磁自由度转变为时间晶体，拓扑超导性会以非凡的方式响应。”研究人员认为，这种现象有潜力被利用来创建更稳定的量子比特，即量子计算中的信息单位。

6. 未来展望

这项研究引起了人们对量子计算的浓厚兴趣。通过控制与拓扑物理学相互作用的磁自由度，可以生成一些有用的量子操作，或者利用时间晶体抑制某些噪声通道。这一突破可能为量子技术革命带来新的机遇和发展。

结语

时间晶体的发现和应用为科学家们开辟了一条新的道路，有望推动超导体和量子计算领域的进一步发展。这项研究的成果将有助于解决当前量子计算面临的挑战，为未来的量子技术带来更多可能性。