Para peneliti telah menghasilkan kristal waktu paling rumit hingga saat ini menggunakan komputer kuantum superkonduktor IBM. Material kuantum dua dimensi ini mengulang struktur waktu, berputar melalui konfigurasi tanpa batas. Pencapaian ini memajukan pemahaman tentang sistem kuantum dan potensinya untuk desain material.
Kristal waktu berbeda dari kristal tradisional, yang memiliki pola atom berulang di ruang. Sebaliknya, kristal waktu menunjukkan pola yang berulang seiring waktu, mempertahankan konfigurasi tanpa masukan energi eksternal, selama gangguan lingkungan minimal. Nicolás Lorente di Donostia International Physics Center di Spanyol, bersama rekan-rekannya, menggunakan 144 qubit superkonduktor dalam susunan sarang lebah pada komputer kuantum IBM. Setiap qubit mensimulasikan partikel dengan spin kuantum, mirip dengan komponen dalam material kuantum seperti magnet. Dengan memodulasi interaksi antar qubit ini seiring waktu dengan pola kekuatan tertentu, tim menghasilkan kristal waktu dua dimensi—lebih kompleks daripada versi satu dimensi sebelumnya. Pengaturan ini memungkinkan para peneliti untuk memetakan diagram fase sistem, mengilustrasikan semua keadaan mungkin di bawah kondisi bervariasi, mirip dengan bagaimana diagram fase air menunjukkan fase padat, cair, atau gas berdasarkan suhu dan tekanan. Jamie Garcia di IBM, yang tidak terlibat dalam studi, mencatat bahwa pekerjaan ini “mungkin menjadi yang pertama dari banyak langkah yang pada akhirnya dapat mengarah pada komputer kuantum yang membantu merancang material baru berdasarkan gambaran lebih lengkap dari semua sifat mungkin yang dimiliki sistem kuantum, termasuk yang aneh seperti kristal waktu.” Persamaan dasar terlalu kompleks untuk komputer konvensional tanpa aproksimasi, menyoroti keunggulan komputasi kuantum. Namun, kesalahan kuantum memerlukan verifikasi silang dengan metode klasik untuk menilai keandalan. Biao Huang di University of Chinese Academy of Sciences mengatakan, “Sistem dua dimensi sangat menantang secara praktis untuk disimulasikan secara numerik, sehingga simulasi kuantum skala besar dengan lebih dari 100 qubit harus memberikan titik jangkar untuk penelitian masa depan.” Kemajuan ini menghubungkan kristal waktu dengan aplikasi di sensor kuantum dan memperdalam wawasan tentang materi kuantum. Temuan muncul di Nature Communications (DOI: 10.1038/s41467-025-67787-1).