科学家们可能刚刚找到了一种使用时间晶体来放大光波的方法。在最近的一篇论文中，一组研究人员宣布他们已经找到了一种制造所谓的光子时间晶体的方法，这种晶体可以放大通过它们的任何光。
任何类型的时间晶体都是绝对奇异的科学创造，于 2012 年首次概念化，并在几年后首次创造。它们是由量子粒子构成的全新物质相，每个粒子都有所谓的自旋方向。这些粒子被激发到一种高能状态——它们被卡住——并被激光击中，这开始了这些粒子的自旋方向来回翻转的过程。
这一切都非常复杂，但关键在于：这种永无止境的自旋翻转不会消耗任何能量。它完全违反了热力学第一和第二定律——你可以在没有能量的情况下获得永无止境的变化，同时也不会陷入混乱。那是不可能的，所以它们不应该存在。但他们确实如此。这是经典物理学无法解释量子领域的众多地方之一。
因此，光子时间晶体是利用这种基于时间的能量技术的光学材料。目标是创造一种能够增强相长干涉的材料——当光的波长以一种使它们更亮、更强大的方式相互作用时会发生什么。
解锁这种材料的关键在于将 3D 世界的概念带入 2D。“我们发现，将维度从 3D 结构降低到 2D 结构使得实现变得更加容易，这使得在现实中实现光子时间晶体成为可能，”该论文的第一作者、博士后研究员 Xuchen Wang 在一份新闻稿。
“在光子时间晶体中，光子以随时间重复的模式排列。这意味着晶体中的光子是同步和相干的，这会导致光的相长干涉和放大，”Wang 补充道。
除了更容易创建之外，二维时间晶体在理论上还非常通用，特别是因为它们可以在信号穿过晶体表面时增强信号。研究人员认为，它们可以极大地帮助通信领域，最大限度地减少传输过程中的数据丢失，并提高无线发射器和接收器的功率。它们还可以使通信的几个组成部分更加高效。
“当表面波传播时，它会遭受材料损失，并且信号强度会降低。通过将二维光子时间晶体集成到系统中，可以放大表面波，提高通信效率，”Wang 在新闻发布会上说。
现在，我们还没有特别接近时间晶体的广泛应用。这些仍然是非常难以创建的对象，关于它们的行为，我们还有很多东西需要去发现。现在，即使只是制造一个也常常需要一台高科技的量子计算机，就像几年前谷歌创造的那样。
但时间晶体仍然令人兴奋，总有一天，它们可能会改变世界。
