科学者たちは、時間の「余分な」次元を作り出すために、フィボナッチレーザーで原子を爆破しました。新しいフェーズ
量子測定はなぜユニークなのですか?
通常のコンピュータはビット (0 と 1) を使用してすべての計算の基礎となります。しかし、量子コンピューターは量子ビットを使用するように設計されており、状態 0 または 1 で存在することもあります。しかし、類似点はそれだけです。量子世界の奇妙な法則のおかげで、量子ビットは、測定されるまで状態 0 と 1 の組み合わせまたは重ね合わせで存在でき、その後、ランダムに 0 または 1 に崩壊します。
この奇妙な行動が強さの鍵量子コンピューティングは、量子エンタングルメントを介してキュービットが相互に通信できるようにするためです。 2 つ以上の量子ビットを相互にリンクし、1 つの粒子の変化が他の粒子の変化を引き起こすような方法でリンクします。これは、それらが非常に離れていても発生します。そのため、量子コンピューターは複数の計算を同時に実行できるため、従来のデバイスと比較して計算能力が飛躍的に向上します。
何が問題ですか？
量子コンピューターの開発は、1つのことが妨げられています不利な点: 量子ビットは相互作用して互いに絡み合うだけではありません。それらは量子コンピューターの外部の環境から完全に分離することはできないため、外部環境と相互作用します。その結果、デコヒーレンスの過程で量子特性と情報が失われます。
量子物理学。ウィキメディア コモンズからのオリジナルのパブリック ドメイン画像
カバー写真: Berndthaler、CC BY-SA 4.0、Wikimedia Commons 経由
言い換えれば、すべての原子を厳密に制御したとしても、科学者が計画した方法とはまったく異なり、環境と相互作用して「量子性」を失う可能性があります.
解決策があります
物理デコヒーレンスの影響を回避するには位相の特別なセットを使用しました-トポロジカル。量子エンタングルメントは、量子デバイスが量子ビットの単一の静的位置を介して情報をエンコードすることを可能にするだけでなく、それらをすべての物質の動的な動きと相互作用に織り込むことも可能にします。これにより、情報を 1 つではなく複数の部分で形成される形式でエンコードする「トポロジカル」キュービットが作成されます。これにより、フェーズによって情報が失われる可能性が減少します。
あるフェーズから次のフェーズへの移行の重要な兆候もう 1 つは、物理的対称性の破れです。つまり、物理法則は、時間または空間のどの時点でも物体に対して同じであるという考えです。液体である水分子は、空間内のどの点でも、あらゆる方向に同じ物理法則に従います。
しかし、水を十分に冷やすと氷になると、その分子は結晶構造または格子に沿って適切な点を選択します。突然、水分子は空間内で優先ポイントを持ち、他のポイントは空のままにします。その結果、水の空間対称性は自発的に破られます。これにより、科学者は量子コンピューター内の新しいトポロジカル フェーズに着手しました。重要な違いは、この新しい段階では、対称性が空間ではなく時間で破られることです。
追加のディメンションを作成するには?
物理学者は、相を作成するつもりはありませんでした時間の理論的な追加次元であり、量子データのストレージを改善する方法を探していませんでした。代わりに、彼らは物質の新しい段階、つまり物質が存在できる形を作りたかったのです。もちろん、標準のものに加えて - 固体、液体、ガス、プラズマ。
この量子コンピューターでは、物理学者が作成したまるで時間が 2 つの次元を持っているかのように振る舞う、これまでにない物質の相。このフェーズは、既存の方法よりもはるかに長い間、量子情報を破壊から保護するのに役立ちます。写真：クォンティヌウム
彼らは新たなフェーズを創り始めたQuantinuum の H1 量子プロセッサ。真空チャンバー内の 10 個のイッテルビウム イオンで構成されます。そこでは、イオントラップ内のレーザーによって正確に制御されます。この計画によれば、物理学者は、レーザーの助けを借りて鎖内の各イオンに周期的な衝撃を与える (「爆発させる」) ことによって、連続的な時間対称性を破ろうとした。
一番下の行は何ですか？
今、物質の新しいフェーズが作成されました一連の 10 個のイッテルビウム イオンをリズミカルに振動させるレーザーにより、科学者ははるかにエラーのない方法で情報を保存できます。これは、データを歪めることなく長期間保存する量子コンピューターの開発に役立ちます。研究者たちは、7 月 20 日に Nature 誌に掲載された論文で、その調査結果を概説しました。
理論的な「余分な」時間次元を含めることは、物質のフェーズについてのまったく異なる考え方です。
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