基于光子超材料的连续时间晶体的实现
发布时间：2023-05-09 08:00:00 阅读数： 149
英国南安普顿大学的Tongun Liu博士在纳米光学机械平台上进行光子时间晶体的实验。资料来源：Liu等人
时间晶体，正如最初在2012年提出的那样，是一种新的物质状态，其中的粒子处于连续振荡运动中。时间晶体打破了时间转换的对称性。离散时间晶体是通过在周期性外部参数力的影响下进行振荡来实现的，这种类型的时间晶体已经在被困的离子、原子和自旋系统中得到证明。
连续时间晶体更有趣，也可以说更重要，因为它们表现出连续的时间转换对称性，但可以自发地进入一个周期性运动的制度，由一个极小的扰动诱发。现在人们了解到，这种状态只有在开放系统中才有可能，最近在一个用光照亮的光腔内的超冷原子的量子系统中观察到了连续的量子-时间-晶体状态。
在《自然-物理学》杂志上发表的一篇论文中，英国南安普顿大学的研究人员表明，一个经典的超材料纳米结构可以被驱动到一种状态，这种状态表现出与连续时间晶体相同的关键特征。
"我们研究光-物质相互作用与纳米-光-机械超材料已有数年之久，"Nikolay I．Zheludev，进行这项研究的研究人员之一，告诉Phys.org。"我们最近意识到这是一个展示时间晶体状态的完美平台"。
作为他们最近研究的一部分，Zheludev和他的同事着手利用光子超材料实现连续的时间晶体状态。他们使用的系统是一个由柔性纳米线支持的二维质子超分子阵列（即在纳米尺度上促进与光互动的人工结构）。
研究人员证明，用一种与其中包含的元分子的质子模式发生共振的光线连续和连贯地照射这种光子超材料，引起了一种自发的相变，即拥有连续时间晶体的关键特性的状态。这种状态的特点是由元分子之间的多体相互作用产生的连续振荡。
"我们发现，一种光子超材料，即用质子纳米粒子装饰的纳米线阵列，可以通过光诱导粒子之间的相互作用而被驱动到纳米线的相干振荡状态，"Zheludev解释说。"这些振荡在达到光照的阈值时自发出现。这种行为构成了一个连续的时间晶体，一种新的物质状态。"
这个研究小组最近的研究可以为研究时间晶体和强相关体系中的动态经典多体态开辟新的途径。在未来，由Zheludev和他的同事们实现的独特系统也可能为开发新的光学和光子设备铺平道路。
"Zheludev补充说："我们展示了一个连续时间晶体，一个在简单的经典平台上的新物质状态，这是朝着连续时间地壳状态在光子设备中的应用迈出的实质性一步。"报道的观察只是一个开始，我们将继续探索纳米光机械超材料连续时间晶体的基本特性及其应用。"
参考资料：Tongjun Liu et al, Photonic metamaterial analogue of a continuous time crystal, Nature Physics (2023). DOI: 10.1038/s41567-023-02023-5
本文由光电查搜集整理，未经同行评议，请自行判断可信度。仅供学习使用。
