新たな計算により、タイムクリスタルはかつて量子的な奇妙なものと見なされていたが、高精度な量子時計の構成要素として機能する可能性があることが示唆された。研究者らは量子粒子のシステムを分析し、タイムクリスタルは従来の相に比べて短い時間区間の測定で精度をより良く維持することを発見した。この進展は、既存の計時技術の代替手段を提供する可能性がある。
タイムクリスタルは量子物理学における特異な現象で、空間ではなく時間で繰り返す構造を特徴とする。通常の結晶とは異なり、原子パターンが繰り返すのに対し、タイムクリスタルは外部からの強制なしに自然に構成をサイクルし、低温で水が氷になるようなものだ。 イタリアのAbdus Salam International Centre for Theoretical PhysicsでLudmila Viotti氏が率いるチームは、最大100個の量子粒子からなるシステムを調べた。各粒子は2つのスピン状態を持ち、コインの表裏に似ている。このセットアップは、タイムクリスタル相で自然発振するか、通常相でサイクルなしで動作する。研究者らは両状態で時計の性能——精度と正確さ——を評価した。 「通常相では、より小さな時間区間を解決しようとすると精度が指数関数的に低下します。タイムクリスタル相では、同じ解像度ではるかに高い精度が得られます」とViotti氏は説明した。通常、スピンベースの時計は短い測定（秒対分）で精度が低下するが、タイムクリスタル構成ではこの問題が軽減される。 ロンドン大学キングス・カレッジのMark Mitchison氏は、タイムクリスタルはその固有の振動により時計作りに直感的には適しているが、その利点の詳細な分析がこれまで欠けていたと指摘した。彼の以前の研究では、ほぼどんな事象のシーケンスも時計を形成できるが、自己維持リズムがより強固な基盤を提供することを示した。 ポーランドのヤギェウォ大学Krzysztof Sacha氏は、タイムクリスタルは約10年前から知られているが、実用的応用はまだ遠いと強調した。彼はジュエリーやプロセッサに使われる従来の結晶に例え、同様の技術的用途への期待を述べた。 このような時計は、超低温原子ベースの世界最高水準のものを超えることはないだろうが、GPSのような衛星依存システムと競合可能で、干渉に脆弱だ。また、タイムクリスタル時計は磁場を検知できる可能性があり、乱れがリズムを変えるからだ。ただし、Viotti氏は他の時計システムとのさらなる比較と実際のスピンを使った実験検証の必要性を強調した。 結果はPhysical Review Lettersに掲載された。