美国和德国的物理学家发现，离散时间晶体的独特特性可用于检测极其微弱的磁场振荡。加州大学伯克利分校的Ashok Ajoy团队在《自然·物理学》期刊上发表了这一成果，首次揭示了离散时间晶体可能超越其理论奇观，具备实际应用价值。
离散时间晶体（DTCs）是一种特殊的物质相，它打破了经典材料的常规。普通晶体由空间中规则排列的原子或分子构成，而DTCs在外部驱动下，其结构会以周期性振荡，且不达到热平衡状态。
马克斯·普朗克复杂系统研究所的合著者Paul Schindler表示："自2017年首次实验验证以来，对这些状态的研究一直充满热情。但一个关键问题仍待解决：这种奇异秩序能否转化为实用工具？"
Ajoy、Schindler及其同事研究了如何利用离散时间晶体的振荡来构建量子传感器。他们分析了离散时间晶体对以其固有频率振荡的磁场的响应。
在经典物理学中，这类力会引发共振，放大振动并保持固有频率。然而，共振的离散时间晶体会调整到驱动力的两倍频率，从而延长其寿命。这仅在驱动频率的狭窄范围内发生。
Schindler指出："我们将其转化为传感机制：时间晶体仅在信号频率匹配时'激活'，形成一个窄带探测器。与传统方法不同，精度由时间晶体的寿命决定，而非自旋间相互作用。"
研究人员使用离散时间晶体探测了与金刚石中碳原子核自旋耦合的微弱振荡磁场。通过调整驱动协议，他们能精细调节共振频率窗口，使传感器以高分辨率检测0.5至50 kHz范围内的振荡。
这一频率范围对其他量子传感器（如基于原子蒸气的系统）较难捕捉，后者更适合极低或极高频率。Schindler补充道："它继承了时间晶体秩序的稳健性，对脉冲误差和样品不均匀性等实验缺陷有抵抗力。传感器利用多体相互作用，而非避免自旋间作用。"
尽管离散时间晶体常被视为理论现象，但Ajoy团队的结果首次展示了其实际应用潜力。Schindler预测："传感原理具有平台无关性，可适用于超导电路、囚禁离子和冷原子等多种量子传感平台，为基于非平衡的稳健量子传感器开辟新方向。"
出版详情：作者：Sam Jarman；标题：《Discrete time crystal acts as a usable sensor for weak magnetic oscillations》；发表于：《Nature Physics》(2026)。
