Os cientistas explodiram átomos com um laser Fibonacci para criar uma dimensão “extra” de tempo. Nova fase
Por que as medições quânticas são únicas?
Computadores comuns usam bits (0 e 1) paraformam a base de todos os cálculos. Mas os computadores quânticos são projetados para usar qubits, que também podem existir no estado 0 ou 1. Mas é aí que as semelhanças terminam. Graças às leis bizarras do mundo quântico, os qubits podem existir em uma combinação ou superposição dos estados 0 e 1 até serem medidos, após o que eles colapsam aleatoriamente em 0 ou 1.
Este comportamento estranho é a chave para a forçacomputação quântica, porque permite que os qubits se comuniquem entre si através do emaranhamento quântico. Ele liga dois ou mais qubits entre si, ligando de tal forma que qualquer mudança em uma partícula causará uma mudança na outra. Isso acontecerá mesmo que estejam separados por uma grande distância. Assim, os computadores quânticos podem realizar vários cálculos ao mesmo tempo, aumentando exponencialmente seu poder de computação em comparação com os dispositivos clássicos.
Qual é o problema?
O desenvolvimento de computadores quânticos é dificultado por umdesvantagem: os qubits não apenas interagem e ficam emaranhados uns com os outros. Devido ao fato de que eles não podem ser perfeitamente isolados do ambiente fora de um computador quântico, eles interagem com o ambiente externo. Como resultado, isso leva à perda de suas propriedades quânticas e das informações que carregam no processo de decoerência.
Física quântica. Imagem original de domínio público do Wikimedia Commons
Foto da capa: Berndthaller, CC BY-SA 4.0, via Wikimedia Commons
Em outras palavras, mesmo que você mantenha todos os átomos sob controle rígido, eles podem perder sua "quantidade", interagindo com o meio ambiente, não da maneira que os cientistas planejaram.
Existe uma solução
Para contornar os efeitos da decoerência físicausou um conjunto especial de fases - topológica. O emaranhamento quântico não apenas permite que dispositivos quânticos codifiquem informações por meio de posições estáticas únicas de qubits, mas também os entrelacem nos movimentos dinâmicos e interações de todo o material – na própria forma ou topologia de estados emaranhados de material. Isso cria um qubit "topológico" que codifica informações em um formato composto de várias partes em vez de apenas uma. Isso reduz a probabilidade de perda de informações por fase.
O principal sinal de transição de uma fase paraдругой является нарушение физических симметрий — идея о том, что законы физики одинаковы для объекта в любой момент времени или пространства. Как жидкость, молекулы воды следуют одним и тем же физическим законам в любой точке пространства и во всех направлениях.
Mas se você esfriar a água o suficiente paratransformado em gelo, suas moléculas escolherão os pontos certos ao longo da estrutura ou rede cristalina. De repente, as moléculas de água têm pontos preferenciais no espaço que ocupam, deixando outros vazios. Como resultado, a simetria espacial da água é quebrada espontaneamente. Isso inspirou os cientistas a uma nova fase topológica dentro do computador quântico. Uma diferença importante é que nesta nova fase, a simetria é quebrada não no espaço, mas no tempo.
Como criar uma dimensão adicional?
Os físicos não pretendiam criar uma fase comdimensão teórica adicional do tempo e não procurou um método que melhorasse o armazenamento de dados quânticos. Em vez disso, eles queriam criar uma nova fase da matéria, uma forma na qual a matéria pudesse existir. Claro, além dos padrões - sólido, líquido, gás e plasma.
Neste computador quântico, os físicos criaramuma fase nunca antes vista da matéria que se comporta como se o tempo tivesse duas dimensões. A fase pode ajudar a proteger as informações quânticas da destruição por muito mais tempo do que os métodos existentes. Foto: Quantinuum
Они приступили к созданию новой фазы Processador quântico H1 da Quantinuum, que consiste em 10 íons de itérbio em uma câmara de vácuo. Lá eles são controlados com precisão por lasers em uma armadilha de íons. De acordo com o plano, ao dar a cada íon da cadeia um choque periódico (“explodindo-os”) com a ajuda de lasers, os físicos queriam quebrar a simetria do tempo contínuo.
Qual é o resultado final?
Agora, uma nova fase da matéria criada comlasers que balançam ritmicamente uma corda de 10 íons de itérbio permitem que os cientistas armazenem informações de uma maneira muito mais à prova de erros. Isso ajudará no desenvolvimento de computadores quânticos que armazenam dados por um longo tempo sem distorcê-los. Os pesquisadores descreveram suas descobertas em um artigo publicado em 20 de julho na revista Nature.
Agora, incluir uma dimensão teórica de tempo "extra" é uma maneira completamente diferente de pensar sobre as fases da matéria.
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