山西大学赵建明教授和焦月春教授课题组在里德堡非平衡动力学研究中取得重要进展

AI科技 2025年10月09日 22:25 0 admin

近日，山西大学贾锁堂教授团队，里德堡量子技术实验室—赵建明教授和焦月春教授课题组在里德堡非平衡动力学研究中取得重要进展，利用驱动耗散的里德堡气体观测到多重时间晶体，相关研究成果以“Observation of multiple time crystals in a driven-dissipative system with Rydberg gas”为题发表在Nature Communications（影响因子：15.7）。焦月春教授和光电所青年教师姜伟伦博士为论文共同一作，赵建明教授和光电所申恒教授为论文共同通讯作者，博士生张瑜，青年教师白景旭博士和何云辉博士共同参与了该研究，贾锁堂教授为该工作提供了重要指导。

时间晶体被誉为“物质新形态的奇迹”，最初由诺贝尔奖得主弗兰克维尔切克在2012年提出，并于2017年在实验上首次得到验证。人们熟知的钻石和石英等晶体在空间维度上展现出规律的周期性结构，打破了空间平移对称性。与之类似，时间晶体则是打破时间平移对称性，在时间维度中形成稳定的秩序。

研究团队报道了在室温里德堡驱动耗散系统中观察到的复杂时间晶体序列。实验中，通过光场精确的调控塞曼能级，消除里德堡原子的能级竞争，在时间无关的外部驱动下，观测到一系列自发维持的极限循环振荡。系统的淬火动力学表明这一振荡具有长期的相位稳定性。此外，研究结果还发现，在这个开放的量子多体系统中，随着里德堡激发光拉比频率的增加，稳定的振荡序列会超越固有的连续时间晶体相，相继呈现出亚谐波和高次谐波的极限循环振荡，分别称为亚谐波时间晶体相和高次谐波时间晶体相。我们的研究工作为探索开放系统中的非平衡物态提供了新方法，为观测量子多体系统中相互作用、耗散和同步之间的丰富相互作用提供了新的理解，有望在量子计量、量子传感和时间晶体秩序作为频率标准等方面发挥重要作用。

该工作得到了国家自然科学基金项目、科技部项目、山西省基础研究项目、光量子技术与器件全国重点实验室，以及省部共建极端光学协同创新中心的支持。（通讯员：张颖）