Pozrite si
Svet kvantovej fyziky, kvantové počítače nevynímajúc, je pre bežných smrteľníkov ťažko pochopiteľný a pohybuje sa na pomedzí vedy a filozofie. Aby to nebolo príliš „jednoduché“, vedci údajne vytvorili novú fázu hmoty s dvojrozmerným časom. Už antickí Gréci síce rozlišovali dva druhy času – chronos a kairos, ale toto je iný prípad.
Vedci z Centra pre výpočtovú kvantovú fyziku Flatiron Institute v New Yorku vytvorili novú, predtým nevídanú fázu hmoty. Jej zvláštnosťou je, že atómy majú dve dimenzie času, aj keď existujú v našom jedinečnom toku času a mohli by priniesť oveľa stabilnejšie pamäte pre kvantové počítače. Tím zverejnil svoju štúdiu v časopise Nature.
Obsah pokračuje pod reklamou
Fyzici vytvorili túto zvláštnu fázu hmoty ostreľovaním atómov yterbia pomocou laserových impulzov v rytme Fibonacciho postupnosti. Tvrdia, že by to mohol byť prielom v kvantovej výpočtovej technike, pretože môže chrániť uložené informácie pred chybami, ktoré sa vyskytujú v súčasných metódach kvantových úložísk. K degradácii údajov dochádza aj tu, ale oveľa pomalšie.
V tomto kvantovom počítači fyzici vytvorili doteraz nevidenú fázu hmoty, ktorá pôsobí, akoby mal čas dva rozmery. Fáza by mohla pomôcť chrániť kvantové informácie pred zničením oveľa dlhšie ako súčasné metódy.
V tomto kvantovom počítači fyzici vytvorili doteraz nevidenú fázu hmoty, ktorá pôsobí, akoby mal čas dva rozmery. Fáza by mohla pomôcť chrániť kvantové informácie pred zničením oveľa dlhšie ako súčasné metódy.
Hlavný autor článku Philipp Dumitrescu povedal, že na teórii, ktorá stojí za touto vedou, pracuje viac ako päť rokov, ale toto je prvýkrát, čo bola „realizovaná“ v praktických experimentoch.
Vedci sa pustili do vytvorenia piatej formy hmoty (popri pevnom, kvapalnom, plynnom skupenstve a plazme) v kvantovom procesore H1 spoločnosti Quantinuum pre kvantové počítače. Ten pozostáva z 10 iónov ytterbia vo vákuovej komore, presne riadených lasermi v zariadení známom ako iónová pasca.
Keď zasiahli ióny lúčom so štandardne opakujúcim sa vzorom (AB, AB, AB…), výsledné qubity zostali kvantové 1,5 sekundy, čo je samo o sebe dobrý výsledok. Keď však ostreľovali ióny impulzmi v rytme Fibonacciho postupnosti, kde každé číslo je súčtom dvoch predošlých (A, AB, ABA, ABAAB, ABAABABA…), zostali qubity v superstave až ohromujúcich 5,5 sekundy.
Vzor Penroseovho pokrytia (dlažby).
Vzor Penroseovho pokrytia (dlažby).
Ak vezmeme do úvahy, že priemerná životnosť qubitu je asi 500 nanosekúnd (0,5 mikrosekundy), ide o pozoruhodné výsledky. Tento krátky život je spôsobený tým, že qubit opustí svoj superstav (kde existuje súčasne ako 1 aj 0), kedykoľvek je pozorovaný, alebo meraný. Stačia aj interakcie s inými qubitmi.
Fyzika týchto procesov je dosť ťažko pochopiteľná, ale je znázornená na Penroseovom vzore pokrytia (obr. vyššie). Rovnako ako typické kryštály má tento kvázikryštál stabilnú mriežku, ale so štruktúrou, ktorá sa nikdy neopakuje. Tento vzor je 2D reprezentáciou 5D štvorcovej mriežky.
Výskumníci chceli vytvoriť podobne symetrickú štruktúru, ale namiesto toho, aby ju skonštruovali v priestore, postavili ju v čase. Fyzici použili Fibonacciho pulzný laser na vytvorenie qubitu vyššej dimenzie, ktorý má „časovú symetriu“. Keď sa „vtlačí“ do našej 4D sféry časopriestoru, výsledný qubit má dve dimenzie času. Tento extra rozmer trochu chráni qubit pred kvantovou degradáciou. Aplikuje sa však iba na vonkajšie „hrany“ série z desiatich iónov ytterbia (prvý a desiaty qubit).
„S touto kvázi-periodickou sekvenciou je tu komplikovaný vývoj, ktorý ruší všetky chyby, ktoré žijú na okraji,“ povedal Dumitrescu. „V dôsledku toho zostáva okraj kvantovo-mechanicky koherentný oveľa, oveľa dlhšie, ako by ste očakávali.“
Hoci fyzici preukázali, že táto technika vytvára oveľa robustnejšie qubity, pripúšťajú, že majú pred sebou ešte veľa práce. Nová fáza hmoty môže viesť k dlhodobému ukladaniu kvantových informácií, ale iba ak ich dokážu nejakým spôsobom integrovať do kvantového počítača. „Je to otvorený problém, na ktorom pracujeme,“ povedal Dumitrescu.
Zdroj