西班牙多諾斯蒂亞國際物理中心科學家利用超導量子計算機，成功構建出迄今最復雜的時間晶體，為新材料設計提供了新途徑。相關成果發表於新一期《自然·通訊》雜志。

所謂時間晶體，是一種在時間維度上周期性重復的特殊量子態，正如普通晶體中的原子在空間中有序排列，時間晶體則在時間中“自我循環”，仿佛永不停歇的鐘擺。這一看似違背直覺的現象曾引發對物理定律的質疑，但近十年來，科學家已在實驗中多次實現時間晶體。借助IBM的超導量子處理器，研究團隊此次創造出前所未有的二維時間晶體，將該領域的復雜度推向新高度。

此前的時間晶體多為一維結構，形如一條原子鏈。而此次研究使用了144個超導量子比特，以蜂窩狀網格排布，每個比特模擬一個量子自旋，彼此之間可通過編程調控相互作用強度。隨著時間演化，系統自發進入穩定的周期性振蕩狀態，這正是時間晶體的核心特征。

團隊不僅實現了更高維度的構造，還繪制出了系統的相圖——即不同參數下物態的完整分布圖。這如同水的相圖揭示其固、液、氣三態轉變條件，相圖的建立為理解復雜量子材料提供了關鍵路徑。

盡管實驗依托量子硬件完成，但受限於當前設備的噪聲與誤差，研究仍需結合傳統計算方法進行校驗。IBM科學家杰米·加西亞表示，這場“經典”與“量子”之間的對話，正是通向未來新材料設計的重要一步。

他強調，這項模型之復雜，已超出傳統計算機無近似求解的能力﹔而量子計算機雖具潛力，卻尚不完美。正因如此，兩種方法的互補協作，有望推動對量子世界更深層的理解。

中國科學院大學博士生導師黃飆表示，二維系統的數值模擬極其困難，擁有百量級量子比特的大規模量子模擬，將成為未來研究的錨點。這一突破不僅是量子物質探索的重大進展，更有望橋接量子計算與量子傳感中的奇異態，開啟跨領域應用的新可能。（記者劉霞）