Учените взривиха атоми с лазер на Фибоначи, за да създадат „допълнително“ измерение на времето. Нова фаза
Защо квантовите измервания са уникални?
Обикновените компютри използват битове (0 и 1), за даформират основата за всички изчисления. Но квантовите компютри са проектирани да използват кубити, които също могат да съществуват в състояние 0 или 1. Но тук приликите свършват. Благодарение на причудливите закони на квантовия свят кубитите могат да съществуват в комбинация или наслагване на състояния 0 и 1, докато не бъдат измерени, след което произволно се свиват в 0 или 1.
Това странно поведение е ключът към силатаквантово изчисление, защото позволява на кубитите да комуникират помежду си чрез квантово заплитане. Той свързва два или повече кубита един с друг, свързвайки се по такъв начин, че всяка промяна в една частица ще доведе до промяна в другата. Това ще се случи, дори ако са разделени от огромно разстояние. Така че квантовите компютри могат да извършват множество изчисления едновременно, увеличавайки експоненциално своята изчислителна мощност в сравнение с класическите устройства.
Какъв е проблемът?
Развитието на квантовите компютри е възпрепятствано от еднонедостатък: кубитите не просто си взаимодействат и се заплитат един в друг. Поради факта, че не могат да бъдат напълно изолирани от околната среда извън квантов компютър, те взаимодействат с външната среда. В резултат това води до загуба на техните квантови свойства и информацията, която носят в процеса на декохерентност.
Квантова физика. Оригинално обществено достояние изображение от Wikimedia Commons
Заглавна снимка: Berndthaller, CC BY-SA 4.0, чрез Wikimedia Commons
С други думи, дори ако държите всички атоми под строг контрол, те могат да загубят своята „квантовост“, взаимодействайки с околната среда, съвсем не по начина, по който учените са планирали.
Има решение
За да се заобиколят ефектите от физическата декохерентностизползвал специален набор от фази – топологичен. Квантовото заплитане не само позволява на квантовите устройства да кодират информация чрез единични статични позиции на кубити, но и да ги вплитат в динамичните движения и взаимодействия на целия материал – в самата форма или топология на заплетени състояния на материала. Това създава "топологичен" кубит, който кодира информация във форма, съставена от множество части, а не само от една. Това намалява вероятността от загуба на информация по фазата.
Ключовият признак за преход от една фаза къмдруг е нарушаването на физическите симетрии - идеята, че законите на физиката са едни и същи за даден обект във всяка точка от времето или пространството. Като течност водните молекули следват едни и същи физични закони във всяка точка на пространството и във всички посоки.
Но ако охладите водата достатъчно, за дапревърнат в лед, неговите молекули ще изберат правилните точки по кристалната структура или решетка. Изведнъж водните молекули имат предпочитани точки в пространството, които заемат, оставяйки други празни. В резултат на това спонтанно се нарушава пространствената симетрия на водата. Това вдъхнови учените за нова топологична фаза в квантовия компютър. Важна разлика е, че в тази нова фаза симетрията е нарушена не в пространството, а във времето.
Как да създадете допълнително измерение?
Физиците не възнамеряваха да създават фаза стеоретично допълнително измерение на времето и не търси метод, който да подобри съхранението на квантови данни. Вместо това те искаха да създадат нова фаза на материята, форма, в която материята може да съществува. Разбира се, освен стандартните – твърди, течни, газови и плазмени.
В този квантов компютър, физиците са създалиневиждана досега фаза на материята, която се държи така, сякаш времето има две измерения. Фазата може да помогне за защита на квантовата информация от унищожаване за много по-дълго време от съществуващите методи. Снимка: Quantinuum
Те започнаха да създават нова фазаКвантовият процесор H1 на Quantinuum, който се състои от 10 итербиеви йона във вакуумна камера. Там те се управляват прецизно от лазери в йонен капан. Според плана, като придават на всеки йон във веригата периодичен удар („взривявайки ги“) с помощта на лазери, физиците искаха да нарушат непрекъснатата времева симетрия.
Какъв е долният ред?
Сега, нова фаза на материята, създадена слазери, които ритмично люлеят низ от 10 итербиеви йона, позволяват на учените да съхраняват информация по много по-устойчив на грешки начин. Това ще помогне за разработването на квантови компютри, които съхраняват данни за дълго време, без да ги изкривяват. Изследователите очертаха своите открития в статия, публикувана на 20 юли в списание Nature.
Сега включването на теоретично „допълнително“ измерение на времето е напълно различен начин на мислене за фазите на материята.
Прочетете още:
Рекордното изхвърляне на коронална маса в Бетелгейзе е 400 милиарда пъти по-голямо от слънцето
Мегалодон изяде животно с размерите на косатка наведнъж
Еверест откри следи от ДНК, които не би трябвало да са там