Кристаллы времени — это квантовые фазы материи, которые спонтанно осциллируют, подобно камертону с бесконечно затухающим эхом. Если обычный пространственный кристалл повторяет атомный узор в пространстве, нарушая трансляционную симметрию, то временной кристалл демонстрирует периодичность во времени, нарушая временную трансляционную симметрию. Концепцию в 2012 году выдвинул Фрэнк Вильчек, предположив возможность существования системы, которая движется, возвращаясь в исходное состояние, без затрат энергии.
Недавно учёные смогли реализовать такие состояния на квантовых чипах, используя методы точного контроля и измерения кубитов. Наблюдаемые временные кристаллы демонстрируют разнообразные паттерны осцилляций: их ритм может быть дискретным (скачкообразным) или непрерывным (плавным), а также включать более экзотические типы, такие как временные квазикристаллы с несколькими несоизмеримыми частотами. Всё это многообразие было систематизировано в своего рода таксономическую таблицу — аналог стандартной модели элементарных частиц, но для временных кристаллов. Такой упорядоченный коллективный ритм, устойчивый к возмущениям, бросает вызов энтропии — мере беспорядка, которая обычно заставляет системы стремиться к равновесию. Эта устойчивость роднит временные кристаллы с пульсарами — нейтронными звёздами, чьё вращение порождает строго периодические радиоимпульсы.
Практическая ценность заключается в создании сверхточных часов и синхронизации квантовых вычислений без дополнительных энергетических затрат. Сюрприз в том, что вечная пульсация не требует вечного двигателя: кристалл лишь перераспределяет внешние толчки, подобно камертону, который гудит на своей резонансной ноте после единственного удара, не нарушая закон сохранения энергии.
Первый кристалл времени собрали из десяти охлаждённых лазером атомов иттербия — словно крошечный оркестр с бесконечной партитурой.
Как в фильме «День сурка», где время закольцовано, кристаллы времени демонстрируют циклическое поведение, основанное на квантовых законах.