Les scientifiques ont fait exploser des atomes avec un laser de Fibonacci pour créer une dimension « supplémentaire » du temps. Nouvelle étape
Pourquoi les mesures quantiques sont-elles uniques ?
Les ordinateurs ordinaires utilisent des bits (0 et 1) pourconstituent la base de tous les calculs. Mais les ordinateurs quantiques sont conçus pour utiliser des qubits, qui peuvent également exister à l'état 0 ou 1. Mais c'est là que s'arrêtent les similitudes. Grâce aux lois bizarres du monde quantique, les qubits peuvent exister dans une combinaison ou une superposition d'états 0 et 1 jusqu'à ce qu'ils soient mesurés, après quoi ils s'effondrent au hasard en 0 ou 1.
Ce comportement étrange est la clé de la forcel'informatique quantique, car elle permet aux qubits de communiquer entre eux par intrication quantique. Il relie deux ou plusieurs qubits les uns aux autres, de telle sorte que tout changement dans une particule entraînera un changement dans l'autre. Cela se produira même s'ils sont séparés par une distance énorme. Ainsi, les ordinateurs quantiques peuvent effectuer plusieurs calculs en même temps, augmentant de manière exponentielle leur puissance de calcul par rapport aux appareils classiques.
Quel est le problème?
Le développement des ordinateurs quantiques est entravé par uneinconvénient : les qubits ne font pas qu'interagir et s'emmêler les uns avec les autres. Du fait qu'ils ne peuvent pas être parfaitement isolés de l'environnement extérieur à un ordinateur quantique, ils interagissent avec l'environnement extérieur. En conséquence, cela conduit à la perte de leurs propriétés quantiques et de l'information qu'elles transportent dans le processus de décohérence.
Physique quantique. Image originale du domaine public provenant de Wikimedia Commons
Photo de couverture : Berndthaller, CC BY-SA 4.0, via Wikimedia Commons
En d'autres termes, même si vous gardez tous les atomes sous contrôle strict, ils peuvent perdre leur "quantité", interagissant avec l'environnement, pas du tout comme les scientifiques l'avaient prévu.
Il existe une solution
Pour contourner les effets de la décohérence physiqueutilisé un ensemble spécial de phases - topologiques. L'intrication quantique permet non seulement aux dispositifs quantiques d'encoder des informations à travers des positions statiques uniques de qubits, mais aussi de les intégrer dans les mouvements dynamiques et les interactions de tous les matériaux, sous la forme ou la topologie même d'états intriqués de matériaux. Cela crée un qubit "topologique" qui encode les informations sous une forme composée de plusieurs parties plutôt qu'une seule. Cela réduit la probabilité de perdre des informations par phase.
Le signe clé du passage d'une phase àune autre est la rupture des symétries physiques – l’idée selon laquelle les lois de la physique sont les mêmes pour un objet à tout moment ou dans l’espace. En tant que liquide, les molécules d’eau suivent les mêmes lois physiques en tout point de l’espace et dans toutes les directions.
Mais si vous refroidissez suffisamment l'eau pourtransformée en glace, ses molécules choisiront les bons points le long de la structure cristalline ou du réseau. Du coup, les molécules d'eau ont des points privilégiés dans l'espace qu'elles occupent, laissant les autres vides. En conséquence, la symétrie spatiale de l'eau est spontanément brisée. Cela a inspiré les scientifiques à une nouvelle phase topologique à l'intérieur de l'ordinateur quantique. Une différence importante est que dans cette nouvelle phase, la symétrie est rompue non pas dans l'espace, mais dans le temps.
Comment créer une dimension supplémentaire ?
Les physiciens n'avaient pas l'intention de créer une phase avecdimension supplémentaire théorique du temps et n'a pas cherché une méthode qui améliorerait le stockage des données quantiques. Au lieu de cela, ils voulaient créer une nouvelle phase de la matière, une forme dans laquelle la matière pourrait exister. Bien sûr, en plus des standards - solides, liquides, gaz et plasma.
Dans cet ordinateur quantique, les physiciens ont crééune phase inédite de la matière qui se comporte comme si le temps avait deux dimensions. La phase peut aider à protéger les informations quantiques de la destruction beaucoup plus longtemps que les méthodes existantes. Photo: Quantinium
Ils ont commencé à créer une nouvelle phaseLe processeur quantique H1 de Quantinuum, composé de 10 ions ytterbium dans une chambre à vide. Là, ils sont contrôlés avec précision par des lasers dans un piège à ions. Selon le plan, en donnant à chaque ion de la chaîne une secousse périodique (« en les faisant exploser ») à l'aide de lasers, les physiciens voulaient briser la symétrie du temps continu.
Quelle est la ligne du bas?
Maintenant, une nouvelle phase de la matière créée avecLes lasers qui balancent en rythme une chaîne de 10 ions d'ytterbium permettent aux scientifiques de stocker des informations de manière beaucoup plus sûre. Cela aidera au développement d'ordinateurs quantiques qui stockent les données pendant longtemps sans les déformer. Les chercheurs ont présenté leurs découvertes dans un article publié le 20 juillet dans la revue Nature.
Maintenant, inclure une dimension temporelle "supplémentaire" théorique est une façon complètement différente de penser les phases de la matière.
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