预热化 $U(1)$ 离散时间晶体的观测

时间晶体是一种周期性驱动物质的状态，它破缺离散时间平移对称性。时间晶体已在各种可编程量子模拟器中得到实验演示，并例证了非平衡、受驱量子系统如何展现出平衡系统中不存在的引人注目且鲁棒的性质。这些鲁棒的受驱态需要由某种机制来稳定，其中主要的候选机制是多体局域化与预热化。这引入了额外的约束，使得在自然系统中实验观测时间晶体性具有挑战性。近期的理论工作发展了无温度预热化的概念，扩展了时间晶体系统的类别，以解释在（或接近）无限温度处的时间晶体观测。在本工作中，我们通过验证无温度预热化的前提条件，在固态 NMR 量子模拟器中确证地观测到了准无限温度下的预热化 $U(1)$ 时间晶体态的涌现。除了观测到特征的倍周期行为外，我们展示了长寿命预热化区的存在，其寿命通过增强涌现的 $U(1)$ 守恒律而显著延长。我们不仅通过全局磁化强度测量了这一增强，还利用在位无序测量局域可观测量，排除了多体局域化的可能性并确认了长程关联的涌现。