澳大利亞的物理學家們已經對半個地球以外的量子計算機進行了編程，以制造或至少模擬出一個創紀錄的時間晶體，即一個由量子粒子組成的系統，在時間上鎖定了一個永久的循環，有點類似于實際晶體中原子的重復空間模式。

新的時間晶體由57個量子粒子組成，是去年Google公司科學家模擬的20個粒子時間晶體兩倍多。這項工作顯示了量子計算機模擬復雜系統的能力，否則這些系統可能只存在于物理學家的理論中。時間晶體的概念出現在10年前，當時麻省理工學院獲得諾貝爾獎的理論物理學家弗蘭克-威爾切克對普通晶體引人注目的原子空間模式進行了思考。這個圖案從何而來？它不是由原子之間的力的方程式明確規定的，這似乎允許任何原子以相等的概率出現在任何地方。相反，如果原子充分冷卻，它就會自發出現。一旦有幾個原子相互依偎在一起，那么下一個原子的位置就變得可預測了，而且出現了一種只隱含在力中的模式。

威爾切克想知道，類似的事情是否會在時間上發生。他設想了一個量子粒子系統，通過不隨時間變化的力量相互作用，以某種方式設法執行一些循環進化，甚至在其能量最小的狀態下。結果發現這是不可能的。然而，在2016年，兩個不同的小組通過考慮一個被一些外部刺激反復刺激的系統，恢復了這個概念。他們發現，在適當的條件下，它可以鎖定為一種隨時間變化的模式，以不同于刺激的、較低的頻率重復進行。這種較低頻率的反應是時間晶體的特征。

該系統由一串微小的量子機械磁鐵組成，這些磁鐵可以向上、向下，或者，由于量子力學的奇怪規則，可以同時指向兩個方向。在鏈中，相鄰的磁鐵傾向于向相反的方向對齊，以降低它們的能量，而隨機選擇的局部磁場使每個磁鐵更傾向于指向一個方向或另一個方向。穩定的磁脈沖流也周期性地將磁鐵從上往下翻轉，反之亦然。這個想法是，在適當的條件下，任何配置的磁鐵都會反復轉動，每兩個脈沖一次。實驗者已經在從鉆石中的電子到陷阱中的離子到量子計算機中的量子比特或量子比特等系統中證明了這個想法。

現在，墨爾本大學的理論家Philipp Frey和Stephan Rachel提供了一個更大的量子比特演示。他們利用美國IBM公司建造和運行的量子計算機，遠程進行了模擬。可以一次性設置為0、1或1和0的量子比特，可以被編程為像磁鐵一樣進行互動。研究人員發現，對于它們互動的某些設置，57個量子比特的任何初始設置，如01101101110......，都保持穩定，每兩個脈沖就回到它的原始狀態。乍一看，這一觀察結果似乎有點不盡人意。畢竟，如果磁鐵沒有相互作用，每個脈沖都會將它們翻轉180°，正好產生這種半頻響應。然而，使該系統成為時間晶體的原因是磁鐵之間的相互作用穩定了該模式，這使得該系統不受缺陷的影響，例如脈沖不夠長，無法將自旋全部翻轉過來。這確實是一個由許多體的相互作用所穩定的物質階段。

奇怪的是，僅僅提高磁體相互作用的強度是不夠的。這些相互作用還必須在一對鄰居之間隨機變化。如果所有的磁鐵都以相同的強度相互作用，那么如果一個磁鐵出錯，它可能會導致鏈上的其他磁鐵也翻轉錯誤。雷切爾說，這種隨機性實際上使這種錯誤不會擴散，并穩定了時間晶體。