Los cristales de tiempo se definen como materiales que exhiben un comportamiento que se repite en el tiempo. En este experimento, el ritmo no es impuesto por una fuente que pulsa periódicamente. En su lugar, el material semiconductor se ilumina continuamente y el sistema de espín acoplado desarrolla su propia frecuencia de oscilación. El sistema no oscila sin una fuente de energía. En cambio, la bombardeo óptica continua mantiene el estado inestable que surge de las interacciones dentro del material.
El material está compuesto por arseniuro de galio y pequeñas cantidades de indio y silicio, lo que permite la localización de electrones. El material se enfría a aproximadamente -270°C (-454°F), solo unos pocos grados por encima del cero absoluto. Cada electrón localizado interactúa con aproximadamente un millón de espines nucleares circundantes. Un láser prepara los espines electrónicos en una dirección preferida y transfiere su polarización a los núcleos.
Cuando se aplica un campo magnético débil, la polarización del espín nuclear comienza a girar y la retroalimentación entre el espín electrónico y el espín nuclear produce las oscilaciones sostenidas. Un segundo láser permite a los investigadores monitorear este movimiento. Diferentes regiones del material semiconductor no son idénticas a nivel microscópico, por lo que las regiones aisladas desarrollan naturalmente frecuencias de oscilación ligeramente diferentes.