Gli scienziati hanno fatto esplodere gli atomi con un laser Fibonacci per creare una dimensione "extra" del tempo. Nuova fase
Perché le misurazioni quantistiche sono uniche?
I computer ordinari usano i bit (0 e 1) percostituiscono la base per tutti i calcoli. Ma i computer quantistici sono progettati per utilizzare qubit, che possono esistere anche nello stato 0 o 1. Ma è qui che finiscono le somiglianze. Grazie alle bizzarre leggi del mondo quantistico, i qubit possono esistere in una combinazione o sovrapposizione degli stati 0 e 1 fino a quando non vengono misurati, dopodiché collassano casualmente in 0 o 1.
Questo strano comportamento è la chiave della forzacalcolo quantistico, perché consente ai qubit di comunicare tra loro attraverso l'entanglement quantistico. Collega due o più qubit tra loro, collegandosi in modo tale che qualsiasi cambiamento in una particella provochi un cambiamento nell'altra. Ciò accadrà anche se sono separati da una distanza enorme. Quindi i computer quantistici possono eseguire più calcoli contemporaneamente, aumentando esponenzialmente la loro potenza di calcolo rispetto ai dispositivi classici.
Qual è il problema?
Lo sviluppo dei computer quantistici è ostacolato da unosvantaggio: i qubit non si limitano a interagire e si intrecciano tra loro. A causa del fatto che non possono essere perfettamente isolati dall'ambiente esterno a un computer quantistico, interagiscono con l'ambiente esterno. Di conseguenza, ciò porta alla perdita delle loro proprietà quantistiche e delle informazioni che trasportano nel processo di decoerenza.
Fisica quantistica. Immagine originale di pubblico dominio da Wikimedia Commons
Foto di copertina: Berndthaller, CC BY-SA 4.0, tramite Wikimedia Commons
In altre parole, anche se tieni tutti gli atomi sotto stretto controllo, possono perdere la loro "quantità", interagendo con l'ambiente, per nulla nel modo in cui gli scienziati hanno pianificato.
C'è una soluzione
Per aggirare gli effetti della decoerenza fisicautilizzato un insieme speciale di fasi - topologico. L'entanglement quantistico non solo consente ai dispositivi quantistici di codificare le informazioni attraverso singole posizioni statiche di qubit, ma anche di intrecciarle nei movimenti dinamici e nelle interazioni di tutto il materiale, nella stessa forma o topologia di stati entangled del materiale. Questo crea un qubit "topologico" che codifica le informazioni in una forma composta da più parti anziché da una sola. Ciò riduce la probabilità di perdere informazioni per fase.
Il segno chiave della transizione da una fase aun altro è la rottura delle simmetrie fisiche: l’idea che le leggi della fisica siano le stesse per un oggetto in qualsiasi punto del tempo o dello spazio. Essendo liquide, le molecole d'acqua seguono le stesse leggi fisiche in qualsiasi punto dello spazio e in tutte le direzioni.
Ma se raffreddi abbastanza l'acquatrasformato in ghiaccio, le sue molecole sceglieranno i punti giusti lungo la struttura cristallina o il reticolo. Improvvisamente, le molecole d'acqua hanno preferito punti nello spazio che occupano, lasciando gli altri vuoti. Di conseguenza, la simmetria spaziale dell'acqua viene interrotta spontaneamente. Ciò ha ispirato gli scienziati a una nuova fase topologica all'interno del computer quantistico. Una differenza importante è che in questa nuova fase, la simmetria è rotta non nello spazio, ma nel tempo.
Come creare una dimensione aggiuntiva?
I fisici non intendevano creare una fase condimensione teorica aggiuntiva del tempo e non ha cercato un metodo che migliorasse la memorizzazione dei dati quantistici. Volevano invece creare una nuova fase della materia, una forma in cui la materia potesse esistere. Naturalmente, oltre a quelli standard: solido, liquido, gas e plasma.
In questo computer quantistico, i fisici hanno creatouna fase della materia inedita che si comporta come se il tempo avesse due dimensioni. La fase può aiutare a proteggere le informazioni quantistiche dalla distruzione per molto più tempo rispetto ai metodi esistenti. Foto: quantinuum
Cominciarono a creare una nuova faseIl processore quantistico H1 di Quantinuum, costituito da 10 ioni di itterbio in una camera a vuoto. Lì vengono controllati con precisione dai laser in una trappola ionica. Secondo il piano, dando a ogni ione della catena una scossa periodica (“facendolo esplodere”) con l’aiuto dei laser, i fisici volevano rompere la simmetria temporale continua.
Qual è la linea di fondo?
Ora, una nuova fase della materia creata coni laser che fanno oscillare ritmicamente una stringa di 10 ioni di itterbio consentono agli scienziati di memorizzare le informazioni in un modo molto più a prova di errore. Ciò aiuterà nello sviluppo di computer quantistici che memorizzano i dati per lungo tempo senza distorcerli. I ricercatori hanno delineato le loro scoperte in un articolo pubblicato il 20 luglio sulla rivista Nature.
Ora includere una dimensione temporale "extra" teorica è un modo completamente diverso di pensare alle fasi della materia.
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