時間結晶は量子電池になる――エネルギーを時空間で貯める新発想

時間結晶（タイムクリスタル）は、まるでSFに登場する架空の物質のように聞こえます。

しかしイギリスのコベントリー大学（Coventry University）で行われた研究によって、この「時間軸方向の結晶」が将来のエネルギー貯蔵技術に新たな道を拓く可能性が示されました。

研究では時間結晶を利用した量子電池のコンセプトを提案し、時間結晶が持つ“時間方向の量子状態のリズム”を活かすことで、高効率にエネルギーを蓄えられる可能性が理論的に示されました。

これはある意味では、空間だけでなく時間の中にエネルギーを蓄えるようなユニークな仕組みで、高効率なエネルギー貯蔵が理論的に可能であることを明らかにしたのです。

研究内容の詳細は『arXiv』にて発表されました。

時間結晶×量子電池

時間結晶とは何でしょうか？

私たちがよく知るダイヤモンドや石英（水晶）などの結晶は、原子が空間的に規則正しく並んだ構造を持ちます。

一方、時間結晶では空間ではなく時間の中で系の状態が繰り返されるのです。

例えば時間結晶では、ある物質の状態が一定の時間間隔で周期的に変化し続け、決して静止した安定状態（熱平衡）に落ち着きません。

「時間結晶とは、系が空間ではなく時間において周期的に自らを繰り返す物質の相です」とフェデリコ・カロロ准教授（英コベントリー大学）は説明します。

外部からエネルギーを与え続ける限り、時間結晶の状態は持続的に振動し続けるという特異な性質を持ちます。

時間結晶は2012年にノーベル賞物理学者フランク・ウィルチェックによって概念が提唱され、近年になって実験的にも実現されつつある新しい物質相です。

その独特の振る舞いから、時間結晶は量子コンピュータの安定化や高精度センサーへの応用など、様々な分野で注目されています。