“時間結晶（time crystal）”と呼ばれるその物質は、かつてあり得ないと考えられていたものだ。「非平衡相というまったく新しい世界への扉」を開き、いずれは超安全な量子コンピューターを登場させる可能性を秘めているという。
広告
時間的なパターンを形成する時間結晶
氷やダイヤモンドなどの結晶を構成する原子が、空間内で反復されるパターンで並んでいるのに対して、時間結晶は時間的なパターンを形成する。その振る舞いは普通の予測に反するものだという。米メリーランド大学とカリフォルニア大学バークレー校との共同量子研究所（Joint Quantum Institute）では、レーザーを利用して、10種のイッテルビウムイオンの鎖に3種類の挙動を引き起こすことで時間結晶を作り上げた。
このイオンはよりゆっくりとした周波数――それを作り出したパルスの丁度半分の周波数で反応する。これはピアノの鍵を1秒に2回弾いたのに、音は1秒に1度しか鳴らない、といった具合の不思議な反応であるという。
この奇妙な時間結晶は、絶対に熱平衡に落ち着くことがない相互作用する原子によって構成されている。その構造は定期的に”キック”されることで時間と共に繰り返される。
しかしただ繰り返されるだけではダメらしい。ビリヤード台に10センチ間隔でボールを並べても、台を揺らせばバラバラになってしまうのと同じ理屈だ。それをしっかりと堅固なものにするために、結晶は十分に安定したリズムを有している必要がある。
時間結晶の概念は2012年、並進対称を破る物質を提唱した物理学者フランク・ウィルチェックによって最初に唱えられた。今回のブレイクスルーのおかげで、今や量子コンピューターの未来すら語れるようになってきた。
どちらの論文も『ネイチャー』誌に掲載された。
via:Scientists create a new form of matter: Two studies show 'impossible' time crystals are real and could lead to quantum computer breakthrough/ translated hiroching / edited by parumo
▼あわせて読みたい
世界を一変させるかもしれない量子スーパーコンピューターの設計図が公開される（英物理学者）
光子の発光と吸収だけで量子テレポーテーションを可能にする新原理を実証（横浜国立大学研究）
パラレルワールドは実在する？量子力学が説明する新理論（米研究）
量子理論を利用した不正防止クレジットカードが開発中（オランダ研究）
未来は過去に影響を与えるか？まるで時間が遡っているかのような現象が確認される（オーストラリア研究）
1
4085
1
14
コメント
1. 匿名処理班
こういう記事見るともっと未来に生まれたかったなと思う
2.
3. 匿名処理班
難しいので誰かわかりやすく解説お願いします(´・ω・｀)
4. 匿名処理班
つまり…どういうことなのだ！？
5. 匿名処理班
きっと革新的な素晴らしい発見なんだろうけど、無知な僕にはイマイチ理解が及ばない…
6. 匿名処理班
非常に興味深い記事なのだが、全く理解できなかった。
ニュートン誌で分かりやすく解説してくんないかな・・
7.
8.
9. カモノハシ
なるほどね
10.
11. 匿名処理班
何かよくわからないけどスゴイんだなってことは分かった
12.
13.
14. 匿名処理班
アイザック・アシモフ博士の架空物質「チオチモリン」を思い出してしまった。
15.
16.
17. 匿名処理班
既存の科学知識で育ってきた身としては「そんな物質あり得ない」ということしかわからん
18. 匿名処理班
クソ、あと２０年遅く生まれてたら、市民博物館に行って「時間結晶」を触ることすら出来てただろうに
19. 匿名処理班
単語から想像する意味とは違うんだな
というか新しい概念だから直訳だと奇妙な表現になってしまうんだろう
20.
21. 匿名処理班
簡単にいうと量子レベルのクォーツみたいなもんか。
固定周期パターンを返す量子ってこと？
いずれスマホが紙みたいになるのかね。
22.
23. 匿名処理班
FFの青魔法っぽくてすき
24. 匿名処理班
時間「の」結晶じゃなくて、時間軸方向に規則性を保つ状態が維持されているものを「時間結晶」と呼んでる。
「の」をつけると全く別のものになっちゃうので、よくないかと。
25. 匿名処理班
もう何が分からないかも分からない。
26. 匿名処理班
何言ってるかわからないけど、凄いって事は伝わった(適当)
27. 匿名処理班
具体的にどう使うつもりなんだろ。水晶発振子より遥かに高精度でコンパクトな周波数発信機にはなりそうだけど。
28. 匿名処理班
これってほんとに時間「の」結晶なのかい？
何らかの物質が、時間方向に結晶構造を示す、
つまり、周期的なふるまいを示すっていう話とは違うんだろうか。
まあ、それならあんまり面白みのない話になっちゃいそうだけど。
29. 匿名処理班
※1
そう感じるのは本当は科学に興味がなかったりよく知らなかったりするからじゃないかな
今でも昔じゃ考えられなかった材料がたくさんあるよ
そんな悲しいことを言う前にもっと自分で調べてほしいな
30. 匿名処理班
時間と共に金属がもにょもにょ動くって事？
原子を０と１に変化させて漁師コンピューター？
よくわからん
31.
32. 匿名処理班
タイムリーフ武器作んなきゃ
33. 匿名処理班
ごめんなさい。
全く理解できません。
34. 匿名処理班
知ったかコメントが一つもない事に好感が持てる。
35. 匿名処理班
「失くした」で話が終わった金属水素と似た匂いがするのだが…？
36. 匿名処理班
なるほど！ よくわからん！
37. 匿名処理班
全く理解できなかったけどすごいってことはわかった！
38. 匿名処理班
手に持ってるジャガイモがトマトになったり元に戻ったりを周期的に繰り返すってこと？
39. 匿名処理班
要は周期的に原子の状態が変わるんでしょ？
太陽の活動の周期とか月の満ち欠けとか地球上の地震の周期みたいに
確かに聞いたことがない気がするけど
今までなかったの？って気もする
40. 匿名処理班
来たか…（天を睨みながら）
41. 匿名処理班
※29
※1と同じこと思ったけどそれは違う
昔じゃ考えられなかったものが今あるように、今考えられないものが未来にはあるはず
そういった今知ることが難しい知識に対するもどかしさや悔しさは感じるけど、それは決して悲しいことじゃない
目の前にあるものを理解したいんであって、全く別の知識を得て留飲を下げることはできない
42. 匿名処理班
何を言っているのか全然わからないわ。
この技術が実用化されたら、環境悪化や格差社会は解決され
ベーシックインカムが実現するが、働きたい人には雇用がある
理想社会が誕生するなら、めでたい話なんだけどな。
43.
44. 匿名処理班
※6
そのニュートンを出してるところ破産申請かなにか出してなかったっけ
45. 匿名処理班
これはもう宇宙人のテクノロジーやで
46. 匿名処理班
タイムマシンや光速ロケットの燃料になったらいいが
説明聞いても素人にはさっぱり
47. 匿名処理班
つまり…時の砂がとうとうできたということかね？
48. 匿名処理班
なるほどわからん
49. 匿名処理班
波動が立証されたとか言って
似非科学に取り入れられそうだな。
50. 匿名処理班
・パズルゲームに出てくる「５秒ごとに決まった色順で変色するブロック」みたいなもの。
・決まった振り付けのマスゲームを繰り返す群衆みたいに見える分子。
こんなことを連想しながら見たあとこれ以上考えることをほかした。
51. 匿名処理班
チオチモリンが合成できたら呼んでくれ。
52. 匿名処理班
つまり原子イオンにレーザーパルスを照射して磁場を作り出したところに、別のレーザーで一部の原子のスピンを反転させてるわけだな！？
何一つわからんぜ！
53. 匿名処理班
量子コンピューターって2進法から3進法になれば扱える情報量が増えるって話だよな
現状 電荷の有無の2択が精度よく扱える
パルスで固有的な時間周期を持ったパターンを原子が繰り返すなら 振幅や周期を読み取ることで情報を保存できる
振幅や周期に当てはめた変数を利用すれば扱える情報量が増えるって話？
54.
55. 匿名処理班
あー、なるほどそういう事ね
56. 匿名処理班
そもそも量子コンピュータとはなんぞや？
57. 匿名処理班
時間結晶にライトを当てていると
時間経過で光の透過率とか拡散率が変わるとか
そんなイメージでいいんかな？
58. 匿名処理班
２２世紀は本当にドラえもんの世界になってるかも
59. 匿名処理班
なるほど、わからん
60. 匿名処理班
※29
生きてる人は、過去・今・少し未来(自分が死ぬまで)の知識に触れることができる。
当然、未来に生まれれば未来に生まれる程、触れることができる知識量は増える。
未来に生まれたいと思うのは知識欲と興味がある人なら当然の願望。
61. 匿名処理班
天空のエスカフローネかな？ｗ
62.
63. 匿名処理班
※53
まず量子コンピューターは３進数にするものではなくて２進数で扱えるケタを一度に計算しきるものだし、この結晶利用はその膨大な情報量を時間という次元軸追加で大量に保持できるようにするということやで。
64. 匿名処理班
※6 ※44
日経サイエンスで解説してくれることを期待
65. 匿名処理班
※24
時間が３次元に広がっているのかと思ってしまった。
66. 匿名処理班
こいつぁ！すげぇ！
全く分からん！
67. 匿名処理班
※4
勿体ぶってわざと難しくしてるけど言ってるは単純なことだよ。時間が結晶で熱平衡になって、
わからん
68. 匿名処理班
単に原子の渋滞が起きてるだけじゃ・・。
69. 匿名処理班
励起されたエネルギーが減衰して非平衡系から準平衡系へシフトするときに見られる周期パターンってことかな。よくあるカオス理論の周期関数みたいなもん
70. 匿名処理班
天体の運動のように、永遠に続く計算が出来るってことかな・・・よく分からない
71. 匿名処理班
サムネfateの礼装かと思った
72. 匿名処理班
時間「の」とするから誤解を生んでるな
時間によって結晶パターンが変わるって事でしょ
73. 匿名処理班
何か一歩前進したってことだけはわかった。
74. 匿名処理班
うおおおおおおおおお(錯乱
75. 匿名処理班
ほら、俺の言った通りだろ？
76. 匿名処理班
熱平衡に落ち着かない
さり気なく凄いパワーワード
77. 匿名処理班
空間の中で物質が振動するのではなくて、時間の中でパターンが振動し定常波のようなものを作るということか、ワカランな。
78. 匿名処理班
ほうほう、予想してた通りか
79. 匿名処理班
常にグニョングニョンってなってるってこと？
80. 匿名処理班
※38
全くの素人が説明を読み漁った結論
時間結晶＝三次元では決まった形の粒子を、摩擦ゼロ(何のエネルギーもなく)の状態で永久に回転運動を続けるようにする。
するとその繰り返される円運動自体が、時間方向に結晶していると考えられる。
つまり...（自信はないけど）
蹴った石は飛んだり跳ねたり転がって止まる。それは止まっているのがその石の通常の状態だからで、時間結晶はこの石がどんな形であれ自然にぐるぐる回ってる状態(動態)を結晶と捉えている？？？
81. 匿名処理班
※1
ガキのころおなじこと思った記憶がある。未来にうまれたかったと。
しかしこんなすごい科学ニュースは年がら年中流れているものだと、おやじになるとわかる。
世の中に革命的な進歩でも起こるのかと思いきや、気がつくとだいがいのニュースは忘れ去られているんだよ。
たとえば俺がガキのころ、超強力な電磁石を使って金属を透明化させることができたなんてニュースが新聞にのっていた。日本の大学での話。しかし今透明な金属なんて聞かない。あれはなんだったんだろう。
82. 匿名処理班
最近の時間は時計じゃなく天秤で計るのかねぇ
83. 匿名処理班
なるほど、世界を動かしているのは間違いなくごく一部の天才達なのだろう
サッパリわからん
84. 匿名処理班
今の所「時間」が関係してる様に見えるけど別なものが干渉してる可能性もあるよね？
現状だと不正編集防止用に登録とかしか思いつかん・・・。
後、仮に時間での干渉パターンが時間が経つにつれて変わって行くとしたら・・・。
「強引に過去や未来のパターンに変えたらどうなるか？」なんてやる人が出るだろうな。
85. 匿名処理班
「エネルギーを与えると永久運動する振り子時計を作りました」
って話だよ。
86. 匿名処理班
例え話で余計に混乱するパターン
87. 匿名処理班
義務教育を終えた人間なら何とか分かる解説があればなあ。
あー、分からん。
88. 匿名処理班
エネルギー保存則やエントロピーの増大といった熱力学の各法則はどうなるの？
量子レベルでは関係ないの？
教えてエロい人。
89.
90. 匿名処理班
刻が見える……
91.
92. 匿名処理班
俺の時間も固まったままだよ
つまりそういう事だ
93. 匿名処理班
中２病を科学が現実のものにしようとしている・・・！
94. 匿名処理班
なるほどわからん
95. 匿名処理班
時間結晶というネーミングも、プランク時間を量子化したみたいな誤解を与えるので
どうかと思う。
タイトルの「時間の結晶」はこの誤解を恣意的に起こさせてる点でアウトだねｗ
96. 匿名処理班
そもそも、時間結晶っていうなら、外から定期的にエネルギーを与えられて変化するのはダメなんじゃないの？
＞定期的に”キック”されることで時間と共に繰り返される。
97. 匿名処理班
ん、つまり熱均衡状態にならない二つの物体を隣り合わせておくと、延々とエネルギーのやり取りをして振り子（スピン逆転による）みたいな状態になるって事？
鍵盤二回弾いたのに一回しか鳴らないってのは、その振り子を動かすのに外部からのエネルギーを必要としてるって事？
いや、現象を観測するのに外部入力が必要だってだけか？
なんかよくわからんちん。
98. 匿名処理班
※85
素人目で読んでるけど、この一文がコメント内だと一番分かりやすい説明だと思った。
ところで「その構造は定期的に”キック”されることで時間と共に繰り返される」、このキックされるってのは内々でキックし合うという意味で、他所からエネルギーをぶつけられるという意味ではないんだよね？
「しっかりと堅固なものにするために、結晶は十分に安定したリズムを有している必要がある」とも書いてあるわけだし。
99. 匿名処理班
これ確か日本人が２人ばかり、統計力学上は作成できないことが証明されたって
言ってなかったっけ？
でも実際にできちゃったから、既存の統計力学に穴があるってことになるのかな
※88
全宇宙が熱平衡死しても時間結晶は理論的には残るらしい
100. 匿名処理班
Time Crystal。
時空間結晶、四次元結晶。うーん翻訳難しいね。。
一定周期の時間軸を含めて初めて対称性（不変性）を持つから結晶と呼ぶんですかね？
結晶というイメージからかけ離れてる。。
分子みたいだけど、複数だから分子じゃないと。。
モヤモヤするなあ。
101. 匿名処理班
普通の結晶のような安定した熱的平衡状態ではない状態にある物質で、二回ノックしたら一回反応が返ってくるというような時間方向の周期的な規則性が確認できてこれを時間結晶を確認したといってるのかなぁ。
102. 匿名処理班
去年のGIGAZINEに載ってる記事の方がわかりやすいな。
2016年10月07日 20時00分00秒
世界で初めて「時間結晶」の生成に成功
103. 匿名処理班
素人だけど凄い確信をもたらすものになるんだろうという事はなんとなくわかった
時の結晶というか動体結晶で…（？）
エネルギーを一度与えれば振り子のように動き続ける…結晶化のエネルギーが時間てことになるの？
104.
105. 匿名処理班
理論が危ないほうにイッテルビウム
106. 匿名処理班
あと何回「量子コンピューターに一歩近づきました！」をやんねん・・・
なんか生きている内に実現するのか怪しくなってきたな、逆に。
107. 匿名処理班
※24
少しわかった
が、なるほどわからん！
108. 匿名処理班
何がなんだかまったくわからないけどなんかすごいんだろうな
109. 匿名処理班ゆうゆう
いいね
110. ・・・
と、とりあえずここでの時間結晶というのが、J.G.バラードの「結晶世界」的な意味じゃないのは理解したぞ…(汗)
111. 匿名処理班
日本語に訳してくれてもわからん。
112. 匿名処理班
みんなが期待したものとは違うものだと思う
113. 匿名処理班
美味しく食べられるようになったら教えて。
114. 匿名処理班
※80
そういう理解で大筋はいいみたいだね。
ただの周期運動なら別に振り子とかあるじゃん？と思うわけだけど、タイムクリスタルのポイントは「一番エネルギーの低い状態でも」周期的になってるってことらしい（振り子だと一番エネルギーの低い状態は止まった状態なので、特に周期と呼べるものはない）。
そういうシステムは、熱平衡状態では作れないっていうのが本文にもあるように証明されているので、今回のように実現するためには、外部から継続的になんらかの形でエネルギーを供給することになる。
まあ時間結晶とか名前はセンセーショナルだけど、理論的な興味を越えて実際に何かの役に立つかどうかはまだまだこれからの話だろうね。
115.
116. 匿名処理班
なるほどさっぱりわからんが
これで技術的特異点の到来が予想より早くなればいいな
117. 匿名処理班
※24
あなたの説明でようやくおぼろげにだがどんな研究かわかったけど
そうでなければ本当に「なるほど、まったくわからん」状態だったわ
まあ、科学雑誌に乗せる内容ならそこまで噛み砕いて説明する必要ないんだろうけどね
よくよく読み返したら「氷やダイヤモンドなどの結晶を構成する原子が、空間内で反復されるパターンで並んでいるのに対して、時間結晶は時間的なパターンを形成」って書いてあったww
118. 匿名処理班
金属の結晶というのは、ある規則正しい原子の並び方が空間的に広がっているもののことだ。
そこから発展して、時間結晶というのは、時間方向に規則正しい原子の並び方が現れることをいう。
119. 匿名処理班
21世紀の科学はファンタジー過ぎて困惑しています
120. 匿名処理班
※42
己の利益しか考えないゴミだな
科学はロマンとかもっと崇高な志の元にあるのに
社会とか糞みたいなものと結びつけるな
121. 匿名処理班
＞さらにハーバード大学でもカリフォルニア大学と共同で時間結晶の生成に成功している。
やっぱりまともな研究結果はちゃんと再現性があるんだな
122. 匿名処理班
予測できるってことかな
123. 匿名処理班
時間方向ってのがよく分らないんだよね。
四次元の世界なんだろうけど、それが架空の話ならともかく
実在するんだと言われるとちんぷんかんぷん。
124.
125.
126.
127. 匿名処理班
ピアノの例えで関係はないんだろうけどQUEENのブライアン・メイがよく使うディレイトリックによるギターオーケストレイション頭に浮かんだ
128. 匿名処理班
サムネの砂時計がきれいだと思った（コナミ感）
129. 匿名処理班
またそんなゲームみたいな…
誰か説明を
130. 匿名処理班
その前に｢時間｣って存在するの？(笑)
便宜、概念としか思えない私。
空間は想像できても時間は想像できないしなあ。
131. 匿名処理班
※80
よく理解できるなお陰でなんとなく理解できた
132. 匿名処理班
※118
その時間方向っていうのが割と曲者っっていうか
素人というか漠然と三次元に生きているとイメージし難いんだ
ボケ〜っと生きているだけでも時間は流れていくから
方向があるって認識しにくいんだよなｗ
133. 匿名処理班
時間のあるのは4次元から
時間結晶というのはなんぞや？？？
134. 匿名処理班
よし素人の俺が解説してやろう
結晶とは何かが鍵
結晶して「ない」状態
1221211122
結晶
1111111111
時間結晶
1221211122
↓
2112122211
↓
1221211122
多分これであってる
135. 匿名処理班
予測はできないが量子的な振る舞いをして
同じ素粒子ならば離れた場所でも観測された様子が同じならば同時がわかるということでは。
ってこれは昔からそうだよね。
猫で言うと3時間後にはには確実にしんでるんだけど一時間半で見たときにA,B2ヶ所とも生きてるとか死んでるとか状況が同じだってことでは。
量子コンピューターよりまず暗号だとおもう。
136. 匿名処理班
適当に怒ってる事に無理やり規則性を持たせてそれっぽく言ってるだけだろｊｋ
137. 匿名処理班
よくわかんないけど、一つの物質が同一物でありながら周期的に別のものに変化していくような不思議なものができましたよってこと？
ネーミングがクロノトリガーみたい。
138. 匿名処理班
そんな事よりマリカーやろうぜ！
139. 匿名処理班
エントロピーの法則が壊れちゃ〜↑う って認識ええのかのう？
140. 匿名処理班
※136
論文ちゃんと読んできてどうぞ
141. 匿名処理班
実写化しろよ
142. 匿名処理班
な、なるほど。。
143. 匿名処理班
よく分からんけど普段見てる物は空間的に結晶化してても時間的にはバラバラって事か？
※42
技術が発達して人間の働き手に依らず生産を賄えるようになれば実現可能なんじゃない？行き着くとこまで行った話をすればVRが発達し切って一人一世界が実現すりゃ全部解決するだろうしね
実利を求めるのはいいけど、何かをそれと結びつける事が考えられないならそれを手にする事は難しいんじゃないかな？
144. 匿名処理班
「時間」「結晶」じゃなくて「時間結晶」、もっというなら「『時間結晶性』とでもいうべき性質を持った物質」……って解釈で良いのだろうか
145. 匿名処理班
メトロノームっぽい一つを作るのに成功したよ
すごいポイントはメトロノームは大きくて複雑な造りしてるけど、今度作られたのは原子レベルの極小サイズだってことな
んで今現在、デジタルで時を数えるのは最小コマ数をひたすらカウントしてるだけなんだが、こいつを使ったらカウントしなくてもいいかもしれない
性能に任せて力業で行ってきた処理が、仕組みと機能で処理出来るとなると、パソコンの性能が一時代進むくらい上がると思われる
合わせて、プログラム言語も追加されるはずだから昔と未来くらいの差が出ると思うよ
146. 匿名処理班
数学にはロマンがあると思ってる。
いまだにＸとＹに日本語訳をつけてるけど。Ｘ( 答になるやつ )、Ｙ( ヒントになるやつ )
147. 匿名処理班
ニュートンのゆりかごをもっと複雑にしたような感じかなぁ
148. 匿名処理班
クオーツって言ってる人いるけどメトロノームだよな
時間方向に情報量を持たせることが出来るから量子コンピュータに応用できるかもしれないって言ってるだけ
名前が誤解を招きそうだから名前変えた方がいい気がしてならない
149. 匿名処理班
一瞬、いろんな人の知恵のおかげで
分かりかけて「結晶」の言葉で分からなくなる。
だから結晶って何？
150. 匿名処理班
久しぶりにさっぱり分からん概念
イメージがつかないわ
151. 匿名処理班
なるほど、わからん
152. 匿名処理班
つまり、どういうことだってばよ
153. 匿名処理班
※80
ポプテピピックの「なっとるやろがい」状態ってことか
154. 匿名処理班
※80
空間結晶がJPGファイルだとすると時間結晶はGIF画像みたく常に動いてるってこと？
動いてるのが当たり前って事はそこから永久機関作れないのかな
155. 匿名処理班
※154
そうだね、もっというと画面右から現れて左に消えるgifだね
あれだよ、繋がって見えるヤツだよ
あくまでも運動エネルギーを与えた場合ということで
結晶の成立できる配列と移動する電子の軌道角を緻密に計算してぴったんこさせてあるんじゃないかな？