探索宇宙奥秘 · 理性思考
要是存在一种时钟，它不需要持续供电就能够精准地走时，这样的情况听起来好似永动机。然而物理学是允许这种“永动”存在的。在2026年2月的时候，有一项发表于《物理评论快报》的理论研究表明，时间晶体这种奇特的物质态，有希望成为未来量子时钟的核心元件。
原子在空间里由传统晶体重复排列，时间晶体于时间维度维持周期性变化。2012年，诺贝尔物理学奖得主弗兰克·维尔切克最先提出此概念。2016年，美国研究团队在离子阱中首次实验观测到时间晶体，中国研究团队在金刚石色心系统中也首次实验观测到时间晶体。
最迷人的这种系统特质在于打破热力学平衡，普通物质趋向静止或者混乱，然而时间晶体却能够在最低能量态自发维持周期性运动，这并非违背能量守恒，而是量子多体系统在非平衡态下涌现的集体行为物理学家基于，就如同是一群鸟不需要外部指挥就能够保持编队飞行。
现如今最为精准的光学原子钟，是依赖于复杂的外部干预的，科学家要借助激光冷却，把原子的温度降低到接近绝对零度的程度，然后再运用特定频率的激光，去激发电子发生跃迁，通过测量跃迁辐射出来的光子频率，我们才能够获得时间基准。
这套高达10负18次方量级高精度的系统，像个精密的玻璃温室，需要持续输入大量能量来维持激光，还要保持低温，而且体积庞大，难以搬出实验室，这种对外部驱动的依赖，限制了原子钟在卫星导航、深空探测等移动场景中的应用。
数学模型是由意大利国际理论物理中心的卢德米拉·维奥蒂团队构建的，他们模拟了100个量子自旋粒子，还比较了两种工作模式。
依据传统模式，粒子振荡依靠持续激光予以驱动，当尝试去测量逐渐变短的时间间隔之际，计时精度快速地恶化，于时间晶体模式当中贝语网校，粒子借助内部相互作用自发地形成稳定振荡，研究发觉，在相同的高分辨率探测条件之下，时间晶体模式维持了更为稳健的精度。
关键点在于，这种振荡并不需要借助外部能量的灌注用以维持。系统一旦开启，便能够凭借量子关联自行维护节奏。此种情况类似于给予陀螺一个起始的推力之后，它能够依靠惯性长时间稳定地进行旋转。
并非世界前沿的中国科学家，在时间晶体以及量子精密测量领域，均处于世界前沿状态。2022年，存在于浙江大学的王震、郑毅团队，与清华大学团队展开合作，在离子阱当中，首次实现了量子多体时间晶体。2023年，中国科学技术大学的郭国平教授团队，在超导量子芯片之上物理学家基于，观测到了离散时间晶体。
就在实用化量子时钟这方面，中国计量科学研究院，还有中科院精密测量院等这些机构所研发出来的光晶格钟，它的稳定度已然进入到了10的负18次方量级。在2024年的时候，中国科学技术大学团队达成了万秒运行稳定度优于6×10的负19次方的锶原子光晶格钟，其这项指标跟国际最高水平不相上下。
需要留意的是，中国的科学家同样在探寻简化量子时钟的技术途径。在2023年的时候，华东师范大学精密光谱实验室提出了基于弗洛凯工程的新型方案，其目的在于尝试减少对外部激光的依赖。而这些积累为时间晶体时钟的实用化提供了技术方面的储备。
维奥蒂团队所强调的是，当下的研究依旧属于理论证明，把时间晶体转变为实用时钟，这需要去解决退相干、环境噪声隔离、读出精度等一系列的工程难题，不过这为下一代量子技术明确了方向。
假设未来得以达成，我们有可能会拥有尺寸如巴掌般大小，无需持续供应电力然而精度特别高的时钟。这将会完全改变卫星导航，引力波探测，暗物质搜寻等领域的局面。从空间平移对称向着时间平移对称，人类对于时间的把控正迈向新维度。
时间时钟及其，（2026 年）。数字对象标识符：10.1103/dj21 - gmdj。在 arXiv 上：/abs/2505.08276。