时间晶体是一种独特的物理系统，即使没有受到重复外部信号的驱动，其内部行为也会随时间以规律的节奏重复。
在多特蒙德工业大学的实验中，时间晶体在由砷化镓加入少量铟和硅制成的半导体内部形成。这些添加的元素在材料内部产生了局域电子。在接近-270 °C的温度下，每个电子与附近大约一百万个核自旋发生相互作用。
为了启动这一过程，研究人员使用泵浦激光器来对齐电子自旋。随后，电子将其极化转移给周围的核自旋。当施加弱磁场时，这些核自旋的极化开始旋转。
电子自旋与核自旋之间的反馈使振荡得以持续。第二束激光使研究人员能够监测这些振荡随时间的演变。
独立振荡趋于同步
半导体不同区域在微观层面上并不完全相同。由于这些局部差异，在不同区域形成的时间晶体通常以略微不同的频率振荡。
当研究人员用宽激光束同时照射多个区域时，情况发生了变化。在这些条件下，独立的振荡可以锁定在一起，并开始以相同的频率运作。
这一效应让人想起克里斯蒂安·惠更斯在1665年涉及两个摆钟的一项观察。惠更斯注意到，连接在同一支架上的时钟可以通过该共享结构传递的微弱机械相互作用而逐渐同步。
在半导体中，这种连接的工作方式有所不同。时间晶体不是通过机械振动，而是通过自旋极化电子的运动实现耦合。
跨越惊人距离的同步
研究团队发现，相距远达40微米的时间晶体仍然能够同步。这一距离比单个振荡器的特征尺寸大一千多倍。
然而，一旦间距变大，单个时间晶体就不再锁定在一起，而是继续独立振荡。
这些发现证明了空间分离的自旋系统之间存在非局域耦合。它们还可以帮助为未来的可控自旋振荡器网络奠定基础，有望为基于自旋的技术开辟新的可能性。