2016年、2つの別々の研究グループが、2012年にノーベル賞受賞物理学者フランク・ウィルチェックによって最初に提唱された時間結晶を初めて生成したと主張した。最初のグループは、Googleのエンジニアが率い、スタンフォード大学、プリンストン大学などの大学の研究者と共同で活動した。Nature誌に発表された彼らの研究結果は、量子コンピューター内でエキゾチックな物質相を生成したと主張している。真の収束のデモンストレーションとして、無関係の別の研究チームが同年、ダイヤモンド内部に世界初の時間結晶を生成したことを発表した。Interesting Engineeringが報じているように、現在、フィンランドのアアルト大学の科学者たちが、これらの時間結晶2つが相互作用するシステムを開発し、量子コンピューティングのRAMのような同等物への道をわずかに開いた。
ポップカルチャーでは、ミューズの曲「The 2nd Law: Isolated System（第二法則：孤立系）」に「孤立系ではエントロピーは増大する一方だ」という一節があります。これは熱力学の第二法則を指しており、本質的にはすべての系は十分な時間をかけて無秩序化する傾向があるとしています。タイムクリスタルは永久機関の創造を可能にすることで、この概念を歪めているようです。タイムクリスタルは周期的なサイクルを繰り返しながら動き、燃焼やエネルギー生成をすることなく、予測可能で一定の状態変化パターンを維持します。人気のエグゼクティブ向け玩具であるニュートンクレードルを見たことがあるなら、これがどのように機能するかを心の中で想像できるでしょう。
このシステムを作るために、研究者たちはヘリウム3を冷却した。ヘリウム3はヘリウムの同位体で、絶対零度（華氏マイナス459.67度、摂氏マイナス273度）よりわずかに高い温度まで冷却すると超流動体となる。超流動体であるため粘性がなく、摩擦によるエネルギー損失がないため、時間結晶の動きは無限に続く。
実験では、「無期限」とは、1,000秒（約17分）という極めて限定されたコヒーレンス期間に相当しました。しかし、量子の世界では、コヒーレンス時間は通常数ミリ秒程度（量子ビットの種類、ハードウェア構成、運用手順によって異なります）であり、これは量子の世界では数人の人生に相当します。
時間結晶はエネルギーが自発的に生成されないため、エネルギー保存則に従い、「エネルギーなしの運動」を実現すると説明されます。状態を維持するためには、レーザーなどの駆動源が必要です。そうでなければ、平衡状態へと落ち込み、永久運動を停止してしまいます。しかし、これはシステムにエネルギーが実際に加えられることなく（熱でさえも）起こるため、新たな物理学を適用する必要がありません。さらに、新たな研究では、これらの相互接続された時間結晶は最終的に室温で動作できるようになると提唱されており、一部の量子ビットに必須の高価で複雑な冷却システム（IBMのGoldeneyeなど）は不要になります。
しかし、物理学者や業界の専門家たちは、この技術がどのように発展していくのか、まだ解明に至っていない。しかし、時間結晶の長寿命安定性は、すでにこの物質の新たな相に注目を集めている。ドイツ・ドレスデンにあるマックス・プランク複雑系物理学研究所の所長であり、Googleの元論文の共著者でもあるローデリッヒ・メスナー氏は、Quanta Magazineのインタビューで、時間結晶の安定性は量子コンピューティングの分野において特に異例なものであり、人間の創意工夫は異例なものから有用なものを生み出す傾向があると述べた。
室温動作のダイヤモンド量子ビットで知られるクォンタム・ブリリアンスの物理学者兼エンジニア、フロリアン・プライス氏は、時間結晶の異常に長い安定時間と予測可能性は、理論的にはRAMメモリに相当する量子メモリへの道を開く可能性があると述べています。この時間経過に伴う安定性こそが、時間結晶にSF的な魅力を与えているのです。
Tom's Hardware の最高のニュースと詳細なレビューをあなたの受信箱に直接お届けします。
これらの長いコヒーレンス時間は、量子コンピューティングの基本要素である量子ビットとは対照的です。量子ビットの不安定さゆえに、IBM、Microsoft、IonQなどの業界の巨大企業や量子スペシャリストたちは、量子超越性を目指して互いに競い合っています。単純化しすぎる危険性を冒して言うと、多数の量子ビット（量子トランジスタ）はCPUコアと同等の複雑さを生み出すことができます。これが量子演算処理装置（QPU）と呼ばれる理由です。おそらく時間結晶は、量子コンピューティングにおけるシステムRAMのアナログ機能を最終的に解き放ち、量子ビット自体が処理できるほど長い期間利用可能な情報をエンコードすることになるかもしれません。
「永久機関が不可能であることは誰もが知っています」と、英国ランカスター大学の物理学研究員兼講師であるサムリ・アウティ氏はラム・ラヨン氏への声明で述べた。「しかし、量子物理学では、目を閉じている限り永久機関は存在するのです」と彼は締めくくった。
どうやら、まばたきも量子物理学では欠かせない要素のようです。
Francisco Pires 氏は、Tom's Hardware のフリーランス ニュース ライターであり、量子コンピューティングに関心を持っています。
