Časovni kristali so spet v novicah. Pojavila se je nova študija o časovnih kristalih - novi fazi materije, ki odpira velike možnosti za prihodnost kvantnega računalništva. Tokrat raziskovalci trdijo, da je bila Googlova kvantna strojna oprema Sycamore uporabljena za opazovanje stabilnega časovnega kristala.
Kaj je časovni kristal?
Če niste fizik, je naravo časovnega kristala verjetno težko razumeti. Raziskovalci na univerzi Stanford, eni od ustanov, ki stojijo za novo študijo, opisujejo to fazo snovi kot "uro, ki teče večno brez baterij." Google poskuša še bolj poenostaviti stvari z razlago na svojem blogu, da so časovni kristali sestavljeni iz atomov, ki tvorijo "nihajno strukturo […] v času."
Ko nekdo pomisli na kristale, si najverjetneje predstavlja nekaj podobnega dragim kamnom. Toda ti kristali so sestavljeni iz plasti atomov, ki, če jih opazujemo na mikroskopski ravni, tvorijo vzorce, ki se ponavljajo v vesolju. Časovni kristali so drugačni – in zdi se, da nasprotujejo naravnim zakonom – v tem, da se atomi ponavljajo v nedogled brez kakršne koli dodatne energije ali entropije.
Stanford ugotavlja, da časovni kristali dejansko ne kršijo fizikalnih zakonov, ker njihova entropija "ostaja konstantna skozi čas in delno izpolnjuje drugi zakon termodinamike, ne da bi razpadla." Koncept časovnih kristalov – to je stabilne snovi, sestavljene iz atomov, ki tvorijo oscilirajoči vzorec v času – je bil predlagan pred nekaj leti, vendar je nova izdelava časovnega kristala velik mejnik na področju kvantne fizike.
Ustvarjalni preboj
Nov preboj prihaja iz raziskovalcev Google Quantum AI, Univerze Stanford, Univerze Oxford in Inštituta Maxa Plancka za fiziko kompleksnih sistemov. Ta nov razvoj je prvi primer časovnega kristala, ki kaže t.i lokalizacija številnih teles - stanje, ki je bilo doseženo med prejšnjimi poskusi s "skoraj časovnim kristalom".
Kvantna računalniška strojna oprema Sycamore podjetja Google Quantum AI je bila ključnega pomena pri razvoju. Projekt je vključeval uporabo opreme za testiranje časovnega kristala. Kvantno računalništvo – v našem primeru na procesorju Sycamore – nam omogoča opazovanje nihanj v času, tako da sprejmemo trditev o stabilnosti časovnega kristala in uporabimo zanesljive podatke, da to dokažemo. Stanford ugotavlja, da je strojna oprema za kvantno računalništvo nepopolna in ima "končno velikost in časovno koherenco", vendar so raziskovalci te omejitve lahko premagali z uporabo različnih protokolov.
V tem poskusu je bila uporabljena oprema Google Quantum AI za udarjanje časovnega kristala z 20 vrtljaji kvantnih informacijskih bitov (kubitov), opazovanih je bilo več sto oscilacijskih ciklov, saj je nemogoče več stoletij opazovati časovni kristal, da bi se prepričali o njegovo stabilnost.
Kaj je naslednje
Ustvarjanje nove faze materije je vsekakor zanimivo na temeljni ravni. Prikazuje vznemirljivo prihodnost, ki jo obljublja kvantno računalništvo, vsaj ko gre za znanstvena odkritja in prihodnje kvantne inovacije, ki se lahko pojavijo na različnih področjih.
Google pojasnjuje, da je pred izgradnjo pravega kvantnega računalnika še veliko dela, čeprav oddelek Quantum AI pričakuje, da bo v tem desetletju razvil "uporaben kvantni računalnik za popravljanje napak".
Podjetje je leta razvijalo algoritme in teorije, ki bodo igrali ključno vlogo pri kvantnem računalniku za popravljanje napak. Zaenkrat kvantni procesorji podjetja znanstvenikom ponujajo način za zanesljivo modeliranje stabilnih časovnih kristalov, kar odpira vrata v nov svet raziskovanja novih faz snovi.
Preberite tudi: