規格外の新物質「時間結晶（タイムクリスタル）」、米国の2グループが生成に成功

時間に周期的なパターンをもつ「時間結晶」。最初に構想されてから間もないその物質の生成に、米国の2つのグループが成功したという。その成果は、安定した量子コンピューター開発などにも応用できるとされている。

新たな物質の形態、「タイムクリスタル（時間結晶）」と呼ばれる規格外の物質が、このたび2つの研究グループにより、初めてラボで生成された。ひとつ言い添えておくと、時間結晶とは「時間に周期的なパターンをもつ物質」のことを指し、決して時間自体が結晶化した物質のことではない。

そもそも「結晶」とは何か

自然界で発生する塩、ダイヤモンド、水晶などの「結晶」は、原子の基本構造の繰り返しによって生成されている。つまり結晶とは、3次元空間のある軸に沿って周期的な構造パターンを繰り返す物質のことを指すわけだ。もっとも、だからといってこのパターンが全ての方向に等しく周期的なわけではない。

物理の法則とは、空間のどの方向にも等しく対称に働くものだが、固体結晶に関してはこの並進対称性が自発的に“破れている”ことになる。六方晶系の結晶が円筒状に巻かれた構造をもつカーボンナノチューブを例にとると、原子のある場所とそうでない場所が明確であり、この結晶の中心部から見渡してみると全ての方向に全く同じパターンが配列しているとはいえない。そこには粒子がつくり出した“ムラ”があり、科学的にいうと、結晶とは「連続的な空間の対称性を自発的に破る物質」として定義できる。

では、それが「空間」ではなく「時間」ならどうなのか。空間と同様に、時間にも対称性がある。「並進対称性の破れ」という名の“ムラ”は、時間軸でも起こり得るのだろうか？　そんな新たな物質を夢見て理論的に追求したのが、マサチューセッツ工科大学（MIT）の物理学者であり、ノーベル賞受賞者でもあるフランク・ウィルチェックだ。

それは「永久機関」なのか？

ウィルチェックは2012年、通常の結晶が空間的に周期的であるように、平衡状態・最低エネルギー状態にある物質が、時間的に周期的である仮説構造をもつという時間結晶の構想を発表した。

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https://headlines.yahoo.co.jp/article?a=20170410-00010001-wired-sctch