對于人類來說，關(guān)于時間的定義一直以來都是一個難以界定的問題。時間看似是一維的，但很多自然規(guī)律表明，事實并非如此。它看似是勻速的，但我們都知道，如果換個角度看，這實際上是個完全主觀的問題，時間的快慢是會根據(jù)個體運動的快慢來改變的。目前我們?nèi)匀簧形赐耆斫狻皶r間”這一物質(zhì)，但科學(xué)家們已經(jīng)有了另一極具吸引力的發(fā)現(xiàn)。如今，我們正在回答這一偉大問題：“科學(xué)家們又發(fā)現(xiàn)了一個新的時間維度嗎？”你想知道問題的答案嗎？

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你好奇嗎？那為什么不訂閱我們來了解更多呢？準(zhǔn)備好與更多引人深思的內(nèi)容來一場美妙邂逅吧！因為時間研究是一個極具挑戰(zhàn)性的領(lǐng)域，時間的許多方面都具有任意性。相較于科學(xué)家們，哲學(xué)家們對時間往往有多種定義。事實上，即使是由秒、分鐘、小時等組成的標(biāo)準(zhǔn)的時間測量體系，也僅僅只是我們選擇用來測量時間的一種方式，而不是唯一的選擇。古巴比倫人最早提出了將時間分為60等份這一方法，他們從蘇美爾人那里繼承了通用數(shù)字體系。

同時，一天的長度也是根據(jù)在地球上所能看到的天空中太陽的時間來確定的，這就意味著。我們所說的一天，僅僅是針對地球而言的。隨著科技的進(jìn)步，我們已經(jīng)能夠更加清楚地定義時間的每一個單元。例如，現(xiàn)在對“秒”的科學(xué)準(zhǔn)確的定義是，銫原子完成一個周期振動的用時。在我們看來，這種時間的長度是確定的。站高一線，我們可以把時間看作現(xiàn)實世界中的第四維度。

物體存在于三維空間中，但不管是在哪個空間維度里，若它們要發(fā)生改變，都必須伴隨時間的流逝。早在19世紀(jì)初，愛因斯坦就提出了時空這一概念，他說所有的維度（三維空間加上時間）都可以被壓縮成一個單個的模型來解釋他們是如何相互作用的。直到今天，四維4D模型基本再沒有變化。所以當(dāng)2022年7月份，物理學(xué)家們在雜志《自然》中宣布他們已經(jīng)最終創(chuàng)造出一個新的理論上的時間維度時，人們會大為轟動也就不足為奇了。

紐約計算量子物理中心的一個團(tuán)隊發(fā)起了一項研究，但是研究相關(guān)的實驗卻在科羅拉多州取得了階段性的進(jìn)展。并且最終得到的研究結(jié)果并非實驗團(tuán)隊所預(yù)料的那樣。

這項研究背后的團(tuán)隊實際上研究的是創(chuàng)造物質(zhì)一種全新相的可能方法。然而在研究過程中，他們最后的研究成果卻指向了一種新的時間維度。最初，為了按照他們的意愿來創(chuàng)造物質(zhì)新相，他們完成了許多量子力學(xué)實驗。他們想要創(chuàng)造一種新的物質(zhì)拓?fù)湎?，這也被稱為量子物質(zhì)，這種物質(zhì)利用量子糾纏的方式來構(gòu)建一種全新的材料。

這研究起來十分困難，但是歸根結(jié)底物質(zhì)不同相的定義就是如此——它們在微觀層面上具有不同的對稱性，它們也就是不同的相。舉個例子，當(dāng)水為液相時，其中的原子是無序地在周圍空間移動來填充空隙。但是當(dāng)水凍結(jié)轉(zhuǎn)化為固相的時候，它便失去一定的自由度，他的對稱性便發(fā)生了改變，其中的原子行為也發(fā)生了改變，也就是說這水在凍結(jié)過程中轉(zhuǎn)變?yōu)榱艘环N新相。

從本質(zhì)上來說，原子對稱性的改變預(yù)示著所有物質(zhì)相的改變。但是這項最新的研究背后的實驗團(tuán)隊卻發(fā)現(xiàn)他們面臨著一個意想不到的問題——如果我們是從時間這個維度而不是空間去改變物質(zhì)微觀層面對稱性呢？在物理學(xué)家菲利普·杜米特雷斯庫的帶領(lǐng)下，研究團(tuán)隊在初次嘗試中使用了根據(jù)量子比特原理設(shè)計出的量子計算機來創(chuàng)造這種新的物質(zhì)相。相比于常規(guī)計算機所使用的常規(guī)比特計算（0或1，也被稱為二進(jìn)制），量子比特由于量子不確定性能夠同時處于0或1兩種狀態(tài)。

正是因此量子計算機能夠以遠(yuǎn)超傳統(tǒng)計算機的速度進(jìn)行運算。并且假使我們擁有正確的技術(shù)，那么量子比特理論上能夠通過與其他量子比特進(jìn)行糾纏從而產(chǎn)生新的物質(zhì)拓?fù)湎?。用最簡單的話來說，在量子世界中任何事情都是可能的，或者說量子事件能夠不再以經(jīng)典物理學(xué)的指導(dǎo)而發(fā)生。然而，問題是如果量子粒子與外界物質(zhì)世界發(fā)生交互以后，他們不論怎么說都不能成為真正的量子。從這個意義上說，量子粒子是極不穩(wěn)定、壽命極短的。

為了使量子特性持續(xù)更長的時間，并且由此創(chuàng)造潛在的物質(zhì)，研究人員希望通過增加時間對稱性來進(jìn)行穩(wěn)定?？臻g對稱性是指在空間中不斷重復(fù)的東西，比如鉆石的原子結(jié)構(gòu)，而時間對稱性是指單個量子比特在某些時間點上總是相同的。

為了實現(xiàn)時間對稱性，該團(tuán)隊通過使用一個定期閃爍的激光，讓其每次以相同的時間間隔連續(xù)脈沖，通過時間維度附加于量子物體之上，以此來穩(wěn)定它。然而之前所述的這些操作方法聽起來起來復(fù)雜高端......但它并不奏效。盡管加入了時間對稱性，但量子比特仍沒有持續(xù)超過一秒鐘。他們的量子特性幾乎瞬間失效，而且沒有出現(xiàn)實現(xiàn)物質(zhì)的階段。

但這正好可以加入另一個額外時間......接下來，研究小組使用另一個額外的激光（一個產(chǎn)生不同對稱性的激光），確定了量子物質(zhì)的條件。通過增加另一個額外的激光，將兩個維度的時間強加給了量子粒子。兩個激光器，以不同的時間間隔進(jìn)行脈沖，其目的在于將量子比特穩(wěn)定為物質(zhì)。第二個激光器是根據(jù)斐波那契數(shù)列進(jìn)行脈沖的......這是一個不重復(fù)的模式。實際上，這種斐波那契數(shù)列的實例在自然界中隨處可以，如花上葉子的排列，松果的圖案，以及一些水果的形狀。通過加入第二種斐波那契時間對稱性，研究人員能夠在短時間內(nèi)穩(wěn)定他們的量子比特，并由此創(chuàng)造出他們最初尋求的物質(zhì)。

雖然這種穩(wěn)定仍然只持續(xù)了幾秒鐘，但已經(jīng)比之前的任何其他嘗試都要長了。最重要的是，由于實驗成功需附加額外時間對稱性，新的物質(zhì)相只存在于一個新的時間維度中。在一般情況下，這是不可能的......但通過將時間彎曲到研究人員所需要的就成功了。那么，下一步是什么呢？這項研究強調(diào)了一種通過時間維度增加量子穩(wěn)定性的潛在方法......但這在現(xiàn)實的、非量子的世界中能實現(xiàn)真正的轉(zhuǎn)化嗎？好吧，其實，這一突破有可能徹底改變我們對量子計算的認(rèn)知。

fy：司徒上陽，tjx，Interstellar，

標(biāo)簽： 科學(xué)家們 一個新的 研究人員