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交叉信息研究院“基于囚禁离子的时空晶体”研究结果广受关注

  清华新闻网9月11日电 (记者 赵姝婧 程曦)近日,清华交叉信息研究院量子信息中心段路明研究组与伯克利加州大学研究者合作,提出用囚禁离子实现一种新型的时空晶体的方法。该研究结果在物理学预印本网站(arxiv.org)公布后,引起麻省理工学院主办的 《技术评论》(TechnologyReview)、《物理世界》(PhysicsWorld)、《新科学家》(NewScientists)、《大众科学》(PopularScience)等国际科学媒体的广泛关注和报道。

囚禁离子实现时空晶体示意图。供图/ 交叉信息研究院

  2012年3月,诺贝尔物理学奖得主、麻省理工学院教授弗朗克•韦尔切克(FrankWilczek)提出的一个想法引发了物理学界的普遍好奇。他建议在晶体上加上时间维度的运动,将有可能建造出所谓的时空晶体,导致它成为某种不停运转的时钟。但是,弗朗克•韦尔切克并未在真实世界中找到创造这种晶体结构的方法。

  现在,段路明研究组与伯克利加州大学研究者经合作研究,提出了一种新的途径,以此实现弗朗克•韦尔切克提出的时间晶体。

  该研究结果提出,把超冷离子束缚在一个带恒定磁场的环形势阱里以制备时空晶体。首先利用离子阱,通过电场将单原子离子固定在某一位置上,以此将离子形成一个环状晶体,这是因为当离子在低温下被囚禁时,它们会相互排斥,形成规则的晶体结构。随后施加一个微弱的静磁场,当系统温度冷却到极低时,晶体将会自动地永恒转动。和普通晶体不同的是,即使在能量最小态,这个晶体也会永远无耗散地转动。这种永恒转动产生了时间上的周期性结构,从而形成了一个时空晶体。

 

时空晶体示意图。供图/ 交叉信息研究院

  弗朗克•韦尔切克在接受 《物理世界》媒体采访时对该工作给予赞扬:“我对此结果非常高兴,他们真正提出了一个实验上可行的设计。”“此工作探索了一种新的物质形态,可能会带来出乎意料的研究方向。”

  此项研究由交叉信息研究院姚期智讲座教授段路明、研究生龚哲轩、助理研究员尹璋琦与伯克利加州大学李统藏博士、张翔教授等合作进行。该研究由科技部973导向项目“全量子网络”部分资助。

    来源:新清华 第1891期 2012-09-07

(http://news.tsinghua.edu.cn)
[更新:2012-09-11 09:48:44]
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