多特蒙德工大物理學家於2024年1月證實，連續時間晶體能在半導體中持續存在，其振盪可穩定維持數小時。近期發表於《自然通訊》的新研究中，Alex Greilich教授及其團隊發現，單一材料中可同時產生多個時間晶體，並同步其電子與核自旋振盪。
時間晶體是一種特殊物理系統，其內部行為會隨時間以規律節奏重複，即使沒有外部週期性驅動信號。
在多特蒙德的實驗中，時間晶體形成於由砷化鎵摻雜少量銦與矽的半導體中，這些摻雜元素在材料內創造出局域電子。在接近-270°C的低溫下，每個電子會與約一百萬個鄰近核自旋相互作用。
研究人員利用泵浦雷射使電子自旋排列，電子再將極化狀態傳遞給周圍核自旋。施加微弱磁場後，核自旋的極化開始旋轉。
電子自旋與核自旋間的反饋機制維持振盪持續。第二道雷射則用於監測振盪隨時間的演變。
不同半導體區域在微觀層面並不完全相同，這使得分別形成的時間晶體通常會以略微不同頻率振盪。
然而，當研究人員用寬光束同時照射多個區域時，這些分離的振盪能夠鎖定並開始以相同頻率同步運作。
此現象讓人聯想到1665年Christiaan Huygens觀察到的兩個鐘擺鐘同步現象。Huygens發現，掛在同一支架上的鐘擺鐘因微弱機械互動而逐漸同步。
在半導體中，耦合機制不同，時間晶體透過自旋極化電子的移動而相互連結，而非機械振動。
團隊發現，距離最遠可達40微米的時間晶體仍能同步，這距離是單一振盪器特徵尺寸的千倍以上。
當距離超過此範圍，時間晶體便無法鎖定頻率，改為獨立振盪。
此研究證明了空間分離自旋系統間的非局域耦合，並有望為未來可控自旋振盪器網絡奠定基礎，開啟自旋技術新應用可能。
