A fost descoperită o fază cuantică necunoscută anterior a materiei, cu două dimensiuni de timp

Potrivit oamenilor de ştiinţă, noua abordare va reduce vulnerabilitatea calculatoarelor cuantice multi-qubit la diferite tipuri de interferenţe. În timpul experimentelor cu un computer cuantic ionic, fizicienii americani au descoperit o fază topologică necunoscută anterior a materiei, la tranziţie, la care obiectele cuantice încep să se comporte ca şi cum ar fi în două dimensiuni de timp diferite. Acest lucru a fost anunţat miercuri de serviciul de presă al Fundaţiei Simons.

„O fază similară a materiei poate fi utilizată pentru stocarea pe termen lung a informaţiilor cuantice. Pentru a face acest lucru, totuşi, trebuie să înţelegem cum aceste cvasi-cristale cuantice pot fi conectate la computerele cuantice. Acum lucrăm activ la rezolvarea acestei probleme. ”, a declarat unul din cercetătorii de la Institutul Flatiron din New York, Philip Dumitrescu, citat de serviciul de presă al Fundaţiei Simons.

Unul dintre fundamentele fizicii moderne este conceptul de „săgeată a timpului”, ceea ce implică faptul că timpul se mişcă într-o singură direcţie, de la trecut la viitor, ceea ce face imposibilă „derularea” lui înapoi. În urmă cu trei ani, oamenii de ştiinţă de la Institutul de Fizică şi Tehnologie din Moscova au descoperit însă că această regulă poate fi încălcată la nivel cuantic. Acest lucru le-a permis să inverseze timpul în interiorul computerului cuantic, precum şi să-l facă să meargă atât înainte, cât şi înapoi în acelaşi timp.

Dumitrescu şi colegii săi au descoperit un alt exemplu de flux „greşit” al timpului în timpul experimentelor cu computerul cuantic System Model H1, care a fost creat de compania Quantinuum în 2020. Acest computer este construit pe baza a zece ioni de iterbiu-171 capabili să interacţioneze cu toţi vecinii lor atunci când efectuează calcule cuantice.

Cvasicristale cuantice

Fizicienii din SUA au încercat să înţeleagă modul în care interacţiunile cuantice aleatorii dintre qubiţii modelului de sistem H1, precum şi între aceşti ioni şi mediu, afectează apariţia erorilor în funcţionarea acestei maşini.

În timpul experimentelor cu aceste particule, ei au descoperit că ionii de iterbiu pot fi transferaţi într-o stare de fază necunoscută anterior, pe care fizicienii au numit-o „cvasicristal cuantic al timpului”. După cum explică oamenii de ştiinţă, la trecerea la această stare, ionii de iterbiu încep să se comporte ca şi cum ar fi simultan în două dimensiuni de timp diferite.

Drept urmare, proprietăţile lor cuantice încep să se schimbe într-un mod cvasi-periodic de-a lungul timpului, similar cu modul în care se modifică aranjarea atomilor în interiorul cvasicristalelor naturale şi create de om.

Experimentele ulterioare cu modelul de sistem H1 au arătat că astfel de modificări ale proprietăţilor ionilor de iterbiu îi fac mai protejaţi împotriva surselor externe de interferenţă. Ca rezultat, qubiţii au rămas stabili în timpul calculelor de aproximativ 3,6 ori mai mult decât în ​​timpul ciclului normal de funcţionare al acestui computer cuantic. O astfel de abordare, aşa cum sugerează Dumitrescu şi colegii săi, va face posibilă în viitorul apropiat reducerea vulnerabilităţii calculatoarelor cuantice multiqubit la diferite tipuri de interferenţă. Acest lucru va accelera dezvoltarea calculatoarelor complexe capabile să rezolve probleme practice, au rezumat fizicienii.