ایده بلورهای زمان نخستین‌بار در سال ۲۰۱۲ توسط فرانک ویلزک، فیزیکدان نظری و برنده جایزه نوبل مطرح شد. این بلورها بر خلاف اشیای معمولی، حتی در پایین‌ترین سطح انرژی (حالت پایه)، همچنان حرکت می‌کنند. این رفتار عجیب، نوعی «شکست تقارن زمانی» را نشان می‌دهد؛ چیزی که تا پیش از این در فیزیک تنها در حد نظریه بود.

در فیزیک کلاسیک، اشیای کاملاً پایدار در پایین‌ترین انرژی خود باید بدون حرکت باشند. اما همان‌گونه که بلورها در فضا تقارن را می‌شکنند، ویلزک پیش‌بینی کرده بود که ممکن است اشیایی وجود داشته باشند که تقارن را در زمان بشکنند. به عبارت دیگر، حتی بدون تزریق انرژی، به‌طور منظم و دوره‌ای در زمان تغییر کنند.

تیمی از دانشگاه مریلند توانست این مفهوم را وارد مرحله عملی کند. آنها با ایجاد یک سیستم کوانتومی حلقه‌ای از یون‌های ایتربیم و سرد کردن آن تا پایین‌ترین سطح انرژی، شرایط لازم را برای مشاهده شکست تقارن زمانی فراهم کردند.

• ایجاد یک حلقه از یون‌های کوانتومی با اثر متقابل متناوب

• سرد کردن سیستم تا نزدیک انرژی صفر

• تحریک یکی از یون‌ها با لیزر

• مشاهده انتقال و تکرار نوسانات در کل حلقه

نتیجه حیرت‌انگیز بود: حلقه یون‌ها در فواصل زمانی ثابت و بدون هیچ منبع انرژی خارجی شروع به نوسان کرد. این رفتار اولین نشانه قطعی از وجود بلور زمان بود.

در شرایط معمولی، سیستم باید ثابت بماند و هیچ تغییری نکند. اما بلور زمان نشان داد که حتی در حالت پایه، تغییرات منظم رخ می‌دهد. شبیه به بلورهای معمولی که الگوهای فضایی تکرارشونده دارند، بلور زمان نیز الگوی تکرارشونده در زمان دارد.

خیر. اگرچه بلور زمان حرکت دائمی دارد، اما انرژی تولید نمی‌کند و قانون بقای انرژی را نقض نمی‌کند. این نوسانات کاملاً داخلی و پایدار هستند، اما از آنها نمی‌توان انرژی استخراج کرد.

یکی از بزرگ‌ترین دستاوردهای این پژوهش، امکان استفاده از بلورهای زمان برای:

• ایجاد حافظه‌های کوانتومی پایدارتر

• گسترش نسل آینده کامپیوترهای کوانتومی

• توسعه سیستم‌های مقاوم در برابر اختلالات کوانتومی

پژوهش انجام‌شده در مخزن علمی arXiv منتشر شده و منتظر بررسی‌های مستقل دیگر تیم‌ها است. در صورت تأیید، این کشف می‌تواند درک ما از زمان، کوانتوم و ساختارهای فیزیکی را دگرگون کند.