時間結晶
通常の結晶は壊れた並進対称性を示す。それらは空間的に繰り返しパターンを持ち、任意の並進もしくは回転の下では不変ではない。物理法則は任意の並進や回転により変化しないが、結晶の原子を固定すると結晶中の電子やその他の粒子の力学はそれが結晶に対してどのように動くかに依存し、粒子の運動量は結晶の原子と相互作用することで変わることができる(ウムクラップ過程など)。しかし、擬運動量は完全結晶内で保存されている。
空間時間結晶の着想は2012年にMITの教授でありノーベル賞受賞者であるフランク・ウィルチェックにより最初に提出された。
2013年、カリフォルニア大学バークレー校のナノエンジニアであるXiang Zhangと彼のチームは常に回転し続ける帯電したイオンの形態で時間結晶を作ることを提案した。
WilczekとZhangに応じて、フランス、グルノーブルにある欧州シンクロトロン放射光施設の理論家Patrick Brunoは、2013年に空間時間結晶が不可能であることを示すいくつかの論文を発表した。また、後に東京大学の押川正毅は時間結晶は基底状態では不可能であろうことを示した。さらに彼はあらゆる物質がその基底状態では非平衡状態に存在することができないことを暗に含んでいた。
その後の研究により時間並進対称性の破れのより正確な定義が進展し、これは最終的に平衡状態の量子時間結晶は不可能であるという"no-go" 証明(英語版)につながった。
平衡が成立しないという主張をかわす時間結晶を実現するものが後にいくつか提案された。クラクフのヤギェヴォ大学のKrzysztof Sachaは周期的に駆動される極低温原子系の離散時間結晶の振る舞いを予測した。後に行われた研究では周期的に駆動される量子スピン系が同様の振る舞いを示すことが示唆されている。バークレーのNorman Yaoは時間結晶の異なるモデルを研究した。
Yaoの青写真はハーバード大学のMikhail Lukinのグループと、メリーランド大学のクリストファー・モンローのグループの2つのグループにうまく使用された。