【《Physical Review Letters》2025年10月16日】山西大学激光光谱研究所赵建明教授和焦月春教授课题组在Floquet驱动的里德堡多体系统研究中取得重要进展，在《Physical Review Letters》上发表了题为“Photoionization-induced Floquet driving of a discrete time crystal in a thermal Rydberg ensemble”的研究文章，通过Floquet驱动双稳里德堡系统，观测到了离散时间晶体相，并揭示了双稳态与离散时间晶体相之间的联系。

时间晶体被誉为“物质新形态的奇迹”，最初由诺贝尔奖得主弗兰克·维尔切克在2012年提出，并于2017年在实验上首次得到验证。人们熟知的钻石和石英等晶体在空间维度上展现出规律的周期性结构，打破了空间平移对称性。与之类似，时间晶体则是打破时间平移对称性，在时间维度中形成稳定的秩序。离散时间晶体是一种打破离散时间平移对称性的新型量子物相。即使在持续的耗散下，这种物相也展现出稳定的周期性动力学行为，就像在时间维度上形成了坚固的晶体结构。

研究团队在Floquet驱动的双稳里德堡系统中观测到了离散时间晶体相。实验中，在热里德堡原子气体中引入了一束额外的激光作为电离光，通过光电效应产生大量光电子，这些光电子在磁场中做快速回旋运动，并与里德堡原子发生碰撞，使里德堡原子电离进而产生等离子体。等离子体的产生使里德堡能级发生频移，从而阻止了里德堡原子的激发，当等离子体耗散后，里德堡原子可以再次被激发，即等离子体的产生和耗散构成了里德堡多体系统的Floquet 驱动。当里德堡系统被激发到双稳区间时，Floquet驱动导致里德堡布居在双稳区间振荡，产生频率为Floquet驱动频率一半的振荡信号，从而在里德堡系统中产生离散时间晶体相。研究工作为探索耗散相互作用等多体系统中各种奇异非平衡物理现象提供了广阔的平台，对凝聚态物理和量子光学领域具有重要意义。

（摘自Y. Jiao, Y. Zhang, J. Bai et al., Photoionization-induced Floquet driving of a discrete time crystal in a thermal Rydberg ensemble, Phys. Rev. Lett. 135, 163603 (2025).）

（汪宝编译）

图1 Floquet驱动的里德堡多体耗散系统