中国科大观测到里德堡原子时间晶体的分岔现象

　　中国科年夜郭光灿院士团队史保森、丁冬生课题组正在基于里德堡原子驱动耗散体系的时间晶体研究中取患上重要进展，胜利察看到时间晶体的分岔征象。相干结果于2月6日以“Bifurcation of time crystals in driven and dissipative Rydberg atomic gas”为题颁发正在国际出名学术期刊《Nature Co妹妹unications》上。

　　凭据热力学第二定律，体系的熵跟着时间的推移一直增长，终极招致体系到达热均衡状况。正在驱动耗散的里德堡原子体系华夏子之间存正在强彼此作用，这类彼此作用会转变原子体系的能量状况和能源学演变进程，使患上体系的演变没有会弛豫到均衡态，反而发生相关振荡。正在这一历程中，体系相应的时间平移对称性发生自觉破缺，进而造成时间晶体。今朝，人们已察看到从热均衡相到时间晶体相的相变历程，然而，没有同时间晶体的相变和分岔效应却始终未能观测到。

　　图1 物理示用意，（a）为包括多个里德堡态的体系能级图，（b）为试验体系示用意，（c-f）为体系的时间相应和对应的傅里叶变迁振幅以及相位漫衍。经由过程调治体系参数，体系相应表示出没有同频次的自觉振荡。

　　课题组开展了驱动耗散的里德堡原子体系的非均衡能源学研究。正在试验历程中，经由过程施加射频电场对处于没有同里德堡能级的原子之间的彼此作用举行精准调控，胜利地正在具备强彼此作用的里德堡原子气体中察看到具备没有同频次的时间晶体，首要成果如图1所示 。不只云云，研究团队还正在试验中得到了时间晶体随掉谐变迁的相图。经由过程阐发相图，人们可以清楚地察看到如图2所示的时间晶体从倍周期分岔慢慢演化为浑沌状况的相变历程。与此同时，经由过程对体系参数举行精致调控，研究团队进一步察看到时间晶体的双稳态征象，相干成果如图2所示。这些试验征象的发明关于深切懂得时间晶体这类特殊的物资状况具备重要意思，富厚了人们对时间晶体的认知，同时该试验体系也为摸索量子体系的非均衡能源学供给了要害的试验平台，无望鞭策相干范畴的进一步成长。

　　图2 时间晶体的分岔效应，（A）体系相应跟着掉谐变迁的相图，（B-E）时间晶体倍周期分岔直至浑沌的相变历程；时间晶体跟着电压变迁的双稳态征象，（a）时间晶体随电压变迁的相图，（b）时间晶体频次随电压的变迁瓜葛，(c)没有同频次的时间晶体傅里叶频谱。

　　论文的审稿人以为“这项事情的试验成果是值患上存眷的，其绝对简略的试验安装以及参数节制关于时间晶体的研究意思重年夜，鞭策了该范畴的成长”。（The experimental results of this work are noteworthy and the relatively straightforward apparatus and parameter control enabling the investigation of time crystals is significant and pushes the field forword.）。

　　中国科年夜博士研究生刘邦为本文的第一作者，丁冬生传授为本文的通信作者。该结果获得了科技部重点研发规划名目、基金委重年夜名目和结合基金名目、安徽省重年夜科技专项和中国迷信技能年夜学的赞助。

　　文章链接：https://www.nature.com/articles/s41467-025-56712-1