一种鲁棒的大周期离散时间晶体及其在数字量子计算机中的特征

离散时间晶体（DTC）是一类打破时间平移对称性的新型非平衡量子物质态。DTC已在实验中广泛实现，尤其是其因在周期性驱动的两能级（如自旋-1/2）粒子系统中自然出现而以倍周期动力学为特征的子类。近年来，超越倍周期的DTC（包括其被称为离散准晶的推广）也已实现，尽管此类实验通常涉及更高自旋的粒子。在两能级粒子系统中构建并观测超越倍周期的DTC，由于后者固有的$\mathbb{Z}_2$对称性天然只导致倍周期，通常仍被视为一个开放挑战。在本工作中，我们开发了一个直观的两能级粒子（量子比特）相互作用系统，支持更非平凡的倍四周期DTC（$4T$-DTC）。值得注意的是，通过利用变分算法，我们能够在量子处理器中观测到此类$4T$-DTC的清晰特征，尽管存在显著噪声且可用量子比特数量较少。我们的发现扩展了时间晶体行为的图景，展示了在NISQ时代数字量子计算机上利用量子比特（两能级粒子）实现超越标准倍周期动力学的独特时间结晶性，以及现有含噪声中等规模量子器件模拟奇异非平衡量子物质态的潜力。