2024年1月，德国多特蒙德工业大学的物理学家展示了一种连续时间晶体，其振荡可在数小时内保持稳定。如今，Alex Greilich教授团队在《自然·通讯》发表新研究，证明同一材料中能形成多个时间晶体，并同步它们的电子-核自旋振荡。 时间晶体是一类无需周期性外部信号驱动、内部动力学呈周期性重复的系统。在多特蒙德实验中，研究人员使用掺有少量铟和硅的砷化镓半导体，为局域电子提供载体。在接近−270°C（−454°F）的温度下，每个电子与周围约一百万个核自旋相互作用。 泵浦激光将电子自旋对齐，使其极化转移到核自旋。在弱磁场中，核自旋极化开始旋转，电子与核自旋之间的反馈维持振荡，第二束激光用于观测振荡过程。 由于半导体内部微观环境各异，单个区域通常以略有差异的频率振荡。然而，当宽激光束同时激发多个区域时，振荡会锁定为同一频率。这一同步机制与1665年惠更斯观察到的两个摆钟现象类似——摆钟通过共享支撑的弱机械耦合实现同步。在半导体中，耦合则来自自旋极化电子的扩散。 研究人员发现，相距可达40微米的时间晶体仍能同步振荡，这一距离超过单个振荡器特征尺寸的一千倍。这种长程同步为自旋网络的实现奠定了基础。