מדענים פוצצו אטומים בלייזר פיבונאצ'י כדי ליצור ממד "נוסף" של זמן. שלב חדש
מדוע מדידות קוונטיות ייחודיות?
מחשבים רגילים משתמשים בביטים (0 ו-1) כדימהווים את הבסיס לכל החישובים. אבל מחשבים קוונטיים מתוכננים להשתמש בקיוביטים, שיכולים להתקיים גם במצב 0 או 1. אבל שם מסתיימים קווי הדמיון. הודות לחוקים המוזרים של העולם הקוונטי, קיוביטים יכולים להתקיים בשילוב או סופרפוזיציה של מצבים 0 ו-1 עד שהם נמדדים, ולאחר מכן הם קורסים באופן אקראי ל-0 או 1.
ההתנהגות המוזרה הזו היא המפתח לכוחמחשוב קוונטי, מכיוון שהוא מאפשר לקיוביטים לתקשר זה עם זה באמצעות הסתבכות קוונטית. הוא מקשר שני קיוביטים או יותר זה לזה, מקשר בצורה כזו שכל שינוי בחלקיק אחד יגרום לשינוי בחלק השני. זה יקרה גם אם הם מופרדים במרחק עצום. אז מחשבים קוונטיים יכולים לבצע מספר חישובים בו זמנית, ולהגדיל באופן אקספוננציאלי את כוח המחשוב שלהם בהשוואה למכשירים קלאסיים.
מה הבעיה?
התפתחותם של מחשבים קוונטיים מעוכבת על ידי אחדחסרון: קיוביטים לא רק מקיימים אינטראקציה ומסתבכים זה עם זה. בשל העובדה שלא ניתן לבודד אותם בצורה מושלמת מהסביבה שמחוץ למחשב קוונטי, הם מקיימים אינטראקציה עם הסביבה החיצונית. כתוצאה מכך, זה מוביל לאובדן התכונות הקוונטיות שלהם והמידע שהם נושאים בתהליך של דה-קוהרנטיות.
פיזיקה קוונטית. תמונה מקורית בנחלת הכלל מ- Wikimedia Commons
תמונת שער: Berndthaller, CC BY-SA 4.0, דרך Wikimedia Commons
במילים אחרות, גם אם תשאירו את כל האטומים בשליטה הדוקה, הם יכולים לאבד את ה"קוונטיות" שלהם, תוך אינטראקציה עם הסביבה, בכלל לא כפי שתכננו מדענים.
יש פתרון
כדי לעקוף את ההשפעות של דה-קוהרנטיות בפיזיקההשתמשו בסט מיוחד של שלבים - טופולוגי. הסתבכות קוונטית לא רק מאפשרת למכשירים קוונטיים לקודד מידע באמצעות מיקומים סטטיים בודדים של קיוביטים, אלא גם לשזור אותם לתוך התנועות והאינטראקציות הדינמיות של כל החומר - בצורתם או הטופולוגיה של מצבי חומר מסובכים. זה יוצר קיוביט "טופולוגי" המקודד מידע בצורה המורכבת ממספר חלקים ולא רק אחד. זה מקטין את ההסתברות לאובדן מידע לפי שלב.
סימן המפתח למעבר משלב אחד לאחר הוא שבירת הסימטריות הפיזיקליות - הרעיון שחוקי הפיזיקה זהים עבור עצם בכל נקודת זמן או מרחב. כנוזל, מולקולות מים עוקבות אחר אותם חוקים פיזיקליים בכל נקודה בחלל ולכל הכיוונים.
אבל אם אתה מקרר את המים מספיק כדיהפך לקרח, המולקולות שלו יבחרו את הנקודות הנכונות לאורך מבנה הגביש או הסריג. לפתע, למולקולות המים יש נקודות מועדפות בחלל שהן תופסות, ומשאירות אחרות ריקות. כתוצאה מכך, הסימטריה המרחבית של המים נשברת באופן ספונטני. זה נתן השראה למדענים לשלב טופולוגי חדש במחשב הקוונטי. הבדל חשוב הוא שבשלב החדש הזה, הסימטריה נשברת לא במרחב, אלא בזמן.
איך יוצרים מימד נוסף?
פיזיקאים לא התכוונו ליצור פאזה עםמימד נוסף תיאורטי של זמן ולא חיפש שיטה שתשפר את האחסון של נתונים קוונטיים. במקום זאת, הם רצו ליצור שלב חדש של החומר, צורה שבה החומר יכול להתקיים. כמובן, בנוסף לאלה הסטנדרטיים - מוצק, נוזלי, גז ופלזמה.
במחשב הקוונטי הזה יצרו פיזיקאיםשלב שלא נראה קודם בחומר שמתנהג כאילו לזמן יש שני מימדים. השלב יכול לסייע בהגנה על מידע קוונטי מהרס למשך זמן רב יותר משיטות קיימות. צילום: Quantinuum
הם התחילו ליצור שלב חדשהמעבד הקוונטי H1 של Quantinuum, המורכב מ-10 יוני איטרביום בתא ואקום. שם הם נשלטים במדויק על ידי לייזרים במלכודת יונים. על פי התוכנית, על ידי מתן לכל יון בשרשרת טלטלה תקופתית ("פיצוץ" שלהם) בעזרת לייזרים, פיסיקאים רצו לשבור את סימטריית הזמן המתמשכת.
מה השורה התחתונה?
עכשיו, שלב חדש של חומר שנוצר עםלייזרים שמניפים באופן קצבי מחרוזת של 10 יוני איטרביום מאפשרים למדענים לאחסן מידע בצורה הרבה יותר חסינת שגיאות. זה יעזור בפיתוח מחשבים קוונטיים המאחסנים נתונים לאורך זמן מבלי לעוות אותם. החוקרים תיארו את ממצאיהם במאמר שפורסם ב-20 ביולי בכתב העת Nature.
כעת הכללת ממד זמן "נוסף" תיאורטי היא דרך חשיבה שונה לחלוטין על שלבי החומר.
קרא עוד:
שיא פליטת המסה העטרה ב-Betelgeuse גדולה פי 400 מיליארד מהשמש
מגלודון אכל חיה בגודל של לוויתן קטלן בכל פעם
האוורסט מצא עקבות של DNA שלא אמורים להיות שם