芬蘭埃斯波的阿爾托大學（Aalto University）科學家首次將時間水晶（time crystal）與外部系統相連，這一突破性進展可能在未來助力量子電腦的發展。這項研究由學術研究助理耶雷·馬基寧（Jere Mäkinen）主導，並於近期發表。研究團隊將時間水晶轉化為一種光機械系統，這種系統可以用來開發極其精確的傳感器或量子電腦的記憶系統。這一成果不僅顯示了時間水晶的潛力，也為量子計算提供了新的思路。
阿爾托大學的研究團隊利用低溫實驗室的設施，這是芬蘭的納米、微型及量子技術國家研究基礎設施之一。此外，他們還運用了阿爾托科學 IT 項目的計算設施，以支持這項創新研究。時間水晶最早由2012年諾貝爾物理學獎得主法蘭克·威爾切克（Frank Wilczek）提出，他將其定義為可在不消耗外部能量的情況下，持續重複運動的量子系統。這一概念類似於永動機，理論上時間水晶中的部分可以持續循環運動而不會消耗任何能量。
科學家們在2021年已經成功基於谷歌的量子計算硬體創建了時間水晶，而在荷蘭代爾夫特理工大學的研究中，科學家們也在鑽石中創造了一種時間水晶。阿爾托大學的科學家此次首次將時間水晶與外部系統相連，這一創舉意味著在量子範疇內，永動機的理論得到了進一步的驗證。馬基寧指出，這一連接的成功，意味著研究團隊不僅能夠將時間水晶的特性進行調整，還能夠實現更高層次的量子計算。
研究團隊利用無線電波將磁子（magnons）注入接近絕對零度的氦-3超流體中。磁子是一種準粒子，表現得像是獨立粒子。當停止注入後，這些磁子形成了一個時間水晶，並持續運動的時間達到了前所未有的長度，持續了高達 108 次循環或數分鐘之久。隨著運動的衰退，時間水晶以特定的方式與附近的機械振盪器相連，這一過程由振盪器的頻率和振幅決定。馬基寧強調，時間水晶頻率的變化與物理學中廣為人知的光機械現象完全類似，這些現象也正是美國激光干涉引力波天文台用來檢測引力波的基礎。
這項研究的成果不僅顯著提高了量子計算和傳感能力，還預示著時間水晶的潛在應用。馬基寧解釋，時間水晶的持續運行時間要遠長於目前量子計算中使用的量子系統。這些時間水晶可以用來驅動量子電腦的記憶系統，從而顯著提升其性能。此外，它們還可以作為頻率梳（frequency combs），在極高靈敏度的測量設備中用作頻率參考。這項研究的預印本已經公開，完整研究成果發表於《自然通訊》（Nature Communications）期刊。這一創新性研究無疑為量子技術的未來發展開辟了新的方向，並展示了時間水晶在科學界的潛力和重要性。
