Los científicos explotaron átomos con un láser de Fibonacci para crear una dimensión de tiempo "extra". Nueva fase
¿Por qué las medidas cuánticas son únicas?
Las computadoras ordinarias usan bits (0 y 1) paraconstituyen la base de todos los cálculos. Pero las computadoras cuánticas están diseñadas para usar qubits, que también pueden existir en el estado 0 o 1. Pero ahí es donde terminan las similitudes. Gracias a las extrañas leyes del mundo cuántico, los qubits pueden existir en una combinación o superposición de los estados 0 y 1 hasta que se miden, después de lo cual colapsan aleatoriamente en 0 o 1.
Este extraño comportamiento es la clave de la fuerza.computación cuántica, porque permite que los qubits se comuniquen entre sí a través del entrelazamiento cuántico. Vincula dos o más qubits entre sí, vinculándolos de tal manera que cualquier cambio en una partícula provocará un cambio en la otra. Esto sucederá incluso si están separados por una gran distancia. Entonces, las computadoras cuánticas pueden realizar múltiples cálculos al mismo tiempo, aumentando exponencialmente su poder de cómputo en comparación con los dispositivos clásicos.
¿Cuál es el problema?
El desarrollo de las computadoras cuánticas se ve obstaculizado por unadesventaja: los qubits no solo interactúan y se enredan entre sí. Debido al hecho de que no pueden aislarse perfectamente del entorno fuera de una computadora cuántica, interactúan con el entorno externo. Como resultado, esto conduce a la pérdida de sus propiedades cuánticas y la información que transportan en el proceso de decoherencia.
Física cuántica. Imagen original de dominio público de Wikimedia Commons
Foto de portada: Berndthaller, CC BY-SA 4.0, a través de Wikimedia Commons
En otras palabras, incluso si mantiene todos los átomos bajo un estricto control, pueden perder su "cuanticidad", interactuando con el medio ambiente, de una manera que los científicos no planearon.
hay una solucion
Para eludir los efectos de la decoherencia físicautilizó un conjunto especial de fases - topológico. El entrelazamiento cuántico no solo permite que los dispositivos cuánticos codifiquen información a través de posiciones estáticas únicas de qubits, sino también entrelazarlos con los movimientos dinámicos y las interacciones de todo el material, en la forma o topología misma de los estados entrelazados del material. Esto crea un qubit "topológico" que codifica la información en un formato compuesto por varias partes en lugar de una sola. Esto reduce la probabilidad de perder información por fase.
El signo clave de la transición de una fase aotra es la ruptura de las simetrías físicas: la idea de que las leyes de la física son las mismas para un objeto en cualquier punto del tiempo o del espacio. Como líquido, las moléculas de agua siguen las mismas leyes físicas en cualquier punto del espacio y en todas direcciones.
Pero si enfrías el agua lo suficiente como paraconvertido en hielo, sus moléculas elegirán los puntos correctos a lo largo de la estructura cristalina o red. De repente, las moléculas de agua tienen puntos preferidos en el espacio que ocupan, dejando otros vacíos. Como resultado, la simetría espacial del agua se rompe espontáneamente. Esto inspiró a los científicos a una nueva fase topológica dentro de la computadora cuántica. Una diferencia importante es que en esta nueva fase, la simetría no se rompe en el espacio, sino en el tiempo.
¿Cómo crear una dimensión adicional?
Los físicos no tenían la intención de crear una fase condimensión adicional teórica del tiempo y no buscó un método que mejorara el almacenamiento de datos cuánticos. En cambio, querían crear una nueva fase de la materia, una forma en la que la materia pudiera existir. Por supuesto, además de los estándar: sólido, líquido, gas y plasma.
En esta computadora cuántica, los físicos han creadouna fase nunca antes vista de la materia que se comporta como si el tiempo tuviera dos dimensiones. La fase puede ayudar a proteger la información cuántica de la destrucción durante mucho más tiempo que los métodos existentes. Foto: Quantinum
Comenzaron a crear una nueva fase.El procesador cuántico H1 de Quantinuum, que consta de 10 iones de iterbio en una cámara de vacío. Allí están controlados con precisión mediante láseres en una trampa de iones. Según el plan, al dar a cada ion de la cadena una sacudida periódica ("explotarlos") con ayuda de láseres, los físicos querían romper la simetría temporal continua.
¿Cuál es el resultado final?
Ahora, una nueva fase de la materia creada conLos láseres que balancean rítmicamente una cadena de 10 iones de iterbio permiten a los científicos almacenar información de una manera mucho más a prueba de errores. Esto ayudará en el desarrollo de computadoras cuánticas que almacenen datos durante mucho tiempo sin distorsionarlos. Los investigadores describieron sus hallazgos en un artículo publicado el 20 de julio en la revista Nature.
Ahora, incluir una dimensión de tiempo "extra" teórica es una forma completamente diferente de pensar sobre las fases de la materia.
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