基于光子超材料的连续时间晶体的实现

时间晶体最初于2012年提出，是一种新的物质状态，其中的粒子处于连续振荡运动中。时间晶体打破了时间平移的对称性。离散时间晶体通过在周期性外部参数力的影响下振荡来实现这一点，这种类型的时间晶体已在俘获离子、原子和自旋系统中得到证实。

连续时间晶体更有趣，而且可以说更重要，因为它们表现出连续的时间平移对称性，但可以自发地进入周期运动状态，由极小的扰动引起。现在了解到，这种状态只有在开放系统中才有可能，并且最近在用光照射的光学腔内的超冷原子量子系统中观察到了连续的量子时间晶体态。

在《自然物理》杂志发表的一篇论文中，英国南安普顿大学的研究人员表明，经典的超材料纳米结构可以被驱动到一种状态，表现出与连续时间晶体相同的关键特性。

“多年来，我们一直在研究光物质与纳米光机械超材料的相互作用，”开展这项研究的研究人员之一尼古拉·I·热鲁德夫(NikolayI.Zheludev)告诉Phys.org。“我们最近意识到这是展示时间晶体状态的完美平台，”

作为他们最近研究的一部分，Zheludev和他的同事们着手使用光子超材料实现连续时间晶态。他们使用的系统是由柔性纳米线支撑的二维等离子体超分子阵列(即促进与纳米级光相互作用的人工结构)。

研究人员证明，用与其中所含超分子的等离子体模式共振的光连续且相干地照射这种光子超材料会导致自发相变到具有连续时间晶体关键特性的状态。这种状态的特征是超分子之间的多体相互作用导致的连续振荡。

Zheludev解释说：“我们发现光子超材料，即用等离子体纳米粒子装饰的纳米线阵列，可以通过粒子之间的光诱导相互作用将其驱动到纳米线的相干振荡状态。”“这些振荡在达到光照阈值时自发出现。这种行为构成了连续时间晶体，一种新的物质状态。”

这组研究人员最近的研究可以为研究强相关机制中的时间晶体和动态经典多体态开辟新途径。未来，Zheludev及其同事实现的独特系统还可以为开发新的光学和光子设备铺平道路。

“我们在一个简单的经典平台上展示了​​一种连续时间晶体，这是一种新的物质状态，这是朝着连续时间地壳状态在光子学设备中应用迈出的实质性一步，”Zheludev补充道。“报告的观察只是一个开始，我们将继续探索纳米光机械超材料连续时间晶体的基本特性及其应用。”

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