科學家們可能剛剛找到了一種使用時間晶體來放大光波的方法。在最近的一篇論文中，一組研究人員宣布他們已經(jīng)找到了一種制造所謂的光子時間晶體的方法，這種晶體可以放大通過它們的任何光。

　　任何類型的時間晶體都是絕對奇異的科學創(chuàng)造，于 2012 年首次概念化，并在幾年后首次創(chuàng)造。它們是由量子粒子構成的全新物質(zhì)相，每個粒子都有所謂的自旋方向。這些粒子被激發(fā)到一種高能狀態(tài)——它們被卡住——并被激光擊中，這開始了這些粒子的自旋方向來回翻轉(zhuǎn)的過程。

　　這一切都非常復雜，但關鍵在于：這種永無止境的自旋翻轉(zhuǎn)不會消耗任何能量。它完全違反了熱力學第一和第二定律——你可以在沒有能量的情況下獲得永無止境的變化，同時也不會陷入混亂。那是不可能的，所以它們不應該存在。但他們確實如此。這是經(jīng)典物理學無法解釋量子領域的眾多地方之一。

　　因此，光子時間晶體是利用這種基于時間的能量技術的光學材料。目標是創(chuàng)造一種能夠增強相長干涉的材料——當光的波長以一種使它們更亮、更強大的方式相互作用時會發(fā)生什么。

　　解鎖這種材料的關鍵在于將 3D 世界的概念帶入 2D。“我們發(fā)現(xiàn)，將維度從 3D 結構降低到 2D 結構使得實現(xiàn)變得更加容易，這使得在現(xiàn)實中實現(xiàn)光子時間晶體成為可能，”該論文的第一作者、博士后研究員 Xuchen Wang 在一份新聞稿。

　　“在光子時間晶體中，光子以隨時間重復的模式排列。這意味著晶體中的光子是同步和相干的，這會導致光的相長干涉和放大，”Wang 補充道。

　　除了更容易創(chuàng)建之外，二維時間晶體在理論上還非常通用，特別是因為它們可以在信號穿過晶體表面時增強信號。研究人員認為，它們可以極大地幫助通信領域，最大限度地減少傳輸過程中的數(shù)據(jù)丟失，并提高無線發(fā)射器和接收器的功率。它們還可以使通信的幾個組成部分更加高效。

　　“當表面波傳播時，它會遭受材料損失，并且信號強度會降低。通過將二維光子時間晶體集成到系統(tǒng)中，可以放大表面波，提高通信效率，”Wang 在新聞發(fā)布會上說。

　　現(xiàn)在，我們還沒有特別接近時間晶體的廣泛應用。這些仍然是非常難以創(chuàng)建的對象，關于它們的行為，我們還有很多東西需要去發(fā)現(xiàn)?，F(xiàn)在，即使只是制造一個也常常需要一臺高科技的量子計算機，就像幾年前谷歌創(chuàng)造的那樣。

　　但時間晶體仍然令人興奮，總有一天，它們可能會改變世界。