Квантовые часы с тремя тактами экспресс
Обычный маятник качается с той же частотой, с какой его толкают. Но в квантовом мире можно создать систему, которая отвечает на толчок в два, три или больше раз медленнее — как будто у неё свой собственный ритм. Такие системы называют дискретными временными кристаллами. До сих пор почти все эксперименты ограничивались удвоением периода на простейших элементах — кубитах (квантовых аналогах бита с двумя состояниями).
В новой работе физики собрали цепочку из 15 сверхпроводящих кудитов — элементов, способных находиться в трёх состояниях, как переключатель с тремя положениями. Цепочку периодически встряхивали микроволновыми импульсами, а она в ответ начинала пульсировать с периодом втрое длиннее внешнего воздействия. Это и есть временной кристалл с симметрией $\mathbb{Z}_3$.
Хиральность работает как дирижёр, который заставляет все доменные стенки — границы между участками с разной фазой колебаний — двигаться согласованно. Благодаря этому утроение периода сохраняется даже при небольшом беспорядке в силе связей и не зависит от того, как именно была запущена система. Эксперимент на кудитах открывает дорогу к исследованию более богатого набора неравновесных фаз материи, которые раньше были недоступны на обычных кубитах.
Оригинальная аннотация
как её написали авторы, на английском arXiv:2605.14293
Periodically driven quantum many-body systems can spontaneously break discrete time-translation symmetry, realizing discrete time crystals. To date, both experimental and theoretical efforts have largely focused on the simplest case of spontaneous period-doubling in $$\mathbb{Z}_2$$ discrete time crystals realized with qubits. This owes, in part, to the challenge of stabilizing eigenstate order in higher discrete symmetry ($$\mathbb{Z}_n$$) time crystals, due to the presence of richer domain wall physics. Here, we demonstrate the realization of a $$\mathbb{Z}_3$$ discrete time crystal by implementing a Floquet chiral clock model in a chain of 15 superconducting qutrits. Unlike the conventional Ising setting, our system features a tunable chiral angle that governs domain-wall dynamics, spectral degeneracies, and crucially, the stability of time-crystalline order. Using disordered nearest-neighbor chiral interactions, we observe robust subharmonic period tripling that persists across a wide range of drive strengths and is independent of initial state. Finally, we highlight the special role that chirality plays in our $$\mathbb{Z}_3$$ discrete time crystal -- in its absence, the system's Floquet dynamics exhibit a marked initial state dependence governed by domain wall degeneracies. Our results establish native qudit hardware as a powerful platform to access a broader landscape of non-equilibrium phases.
Кудиты с тремя состояниями называют кутритами. Если кубит — это монета (орёл или решка), то кутрит — игральная кость, которая может показать 1, 2 или 3 очка.