Entropin ökar med tiden, och detta är den andra lagen i termodynamiken. Vilket också sägs vara ett bevis för tidens riktning. Ett objekt eller ett system av objekt kommer att landa i ett stadie av equilibrium och efter det sker inga förändringar, och det går inte att reversera utan att addera energi.

En annan lag är "time-translation-symmetry" vilket innebär att en fysisk lag är densamma över tid. Det finns också en "space-translation-symmetry" som säger att objekt är lika i ett "space". Men det har visat sig att kristaller bryter mot space-translation-symmetrin. När en kristall av atomer bildas lokaliserar sig atomerna slumpmässigt, och därför bryts symmetrin.

Skulle något sådant kunna vara sant även om tid? Nobelpristagaren Wilczek trodde det och menade att atomer skulle kunna pendla i tiden precis som atomer slumpmässigt väljer var de ska vara i en plats. Om den teorin stämmer skulle detta utgöra ett helt nytt stadie.  

Forskare har nu lyckats realisera detta stadie i vilket objekt kan existera, och det kallas tidskristaller. En tidskristall är ett stadie med delar som rör sig regelbundet, mellan olika stadier, i oändlighet utan att bränna någon energi.

Hintar om att sådana kristaller kan existera har uppkommit genom experiment vid flera tillfällen de senaste åren men riktiga tidskristaller har inte skapats förrän nu.

Stimuleras av laser

En av huvudidéerna bakom tidskristaller, om de ska vara "äkta", är att de ska bestå av flera objekt som tillsammans fastnar i ett visst stadie, och blir "lokaliserade". Detta kallas "many-body-localization".

Lokalisering kan hända med en enskild atom på grund av slump, men det kan också inträffa för en rad atomer samtidigt. För att något ska klassas som en tidskristall behöver det alltså bestå av flera atomer som befinner sig i lokaliserade positioner.

I experiment har det visat sig att atomer kan börja fluktuera mellan positioner om man stimulerar dem med en energikälla så som laser. Men atomerna fluktuerar inte bara vid tidpunkten då de blir stimulerade, utan oberoende av om det blir stimulerade eller ej. Denna kontrainuitiva förmåga är det som gör tidskristaller till en sådan stor upptäckt. Objekten kan alltså röra sig i ett regelbundet mönster utan att någon energi tillförs. Den typen av kristaller som blir stimulerade av energi kallas "floquet time crystals".

Förra månaden publicerade forskare vid Google tillsammans med forskare från ett flertal universitet en artikel där de beskriver hur de skapat en äkta tidskristall i en kvantdator. Under juli publicerades även en annan artikeln av ett annat forskarlag som oberoende också lyckats skapa en tidskristall.

En avgörande del för att lyckas med detta är kvantdatorer. Och vad är då det? Enkelt förklarat säger kvantfysiken att ett objekt kan befinna sig i en superposition där den exakta positionen inte är känd. I en vanlig dator är det bits som antingen har värde 0 eller 1 som används vid alla beräkningar. Men i en kvantdator används qubits och de kan ha fler värden än 0 och 1 samtidigt. Kvantdatorns förmåga att simulera kvantsystem är det som gjort att man nu kunnat skapa en tidskristall, då en tidskristall i grunden är ett kvantsystem.