Времевите кристали отново са в новините. Появи се ново изследване върху времевите кристали - нова фаза на материята, която отваря големи перспективи за бъдещето на квантовите изчисления. Този път изследователите твърдят, че квантовият хардуер Sycamore на Google е бил използван за наблюдение на стабилен времеви кристал.
Какво е времеви кристал?
Освен ако не сте физик, природата на времевия кристал вероятно е трудна за разбиране. Изследователи от Станфордския университет, една от институциите зад новото изследване, описват тази фаза на материята като „часовник, който работи вечно без батерии“. Google се опитва да опрости нещата допълнително, като обяснява в своя блог, че времевите кристали са съставени от атоми, които образуват „люлееща се структура […] във времето“.
Когато някой мисли за кристали, най-вероятно си представя нещо подобно на скъпоценните камъни. Но тези кристали се състоят от слоеве атоми, които, ако се наблюдават на микроскопично ниво, образуват модели, които се повтарят в пространството. Времевите кристали са различни – и изглежда противоречат на законите на природата – по това, че атомите се повтарят безкрайно във времето без никаква допълнителна енергия или ентропия.
Станфорд отбелязва, че времевите кристали всъщност не нарушават законите на физиката, защото тяхната ентропия „остава постоянна във времето, частично удовлетворявайки втория закон на термодинамиката, без да се разпада“. Концепцията за времеви кристали – тоест стабилна материя, съставена от атоми, които образуват осцилиращ модел във времето – беше предложена преди няколко години, но новото създаване на времеви кристал е огромен крайъгълен камък в областта на квантовата физика.
Творчески пробив
Новият пробив идва от изследователи от Google Quantum AI, Станфордския университет, Оксфордския университет и Института Макс Планк за физика на сложните системи. Тази нова разработка е първият пример за времеви кристал, който проявява т.нар локализация на много тела - състояние, което е постигнато по време на предишни експерименти с "почти времевия кристал".
Квантовият изчислителен хардуер Sycamore на Google Quantum AI изигра важна роля в разработката. Проектът включва използването на оборудване за тестване на времевия кристал. Квантовото изчисление – в нашия случай на процесор Sycamore – ни позволява да наблюдаваме флуктуации във времето, като приемаме твърдението за стабилността на времевия кристал и използваме твърди данни, за да го демонстрираме. Станфорд отбелязва, че хардуерът за квантови изчисления е несъвършен и има "крайни размери и съгласуваност във времето", но изследователите са успели да преодолеят тези ограничения, използвайки различни протоколи.
В този експеримент оборудването на Google Quantum AI беше използвано, за да удари времевия кристал с 20 завъртания на квантови бита информация (кубити), бяха наблюдавани няколкостотин цикъла на трептене, тъй като е невъзможно да се наблюдава безкрайно времевият кристал в продължение на векове, за да се уверите в неговата стабилност.
Какво следва
Създаването на нова фаза на материята със сигурност е интересно на фундаментално ниво. Той показва вълнуващото бъдеще, което квантовите компютри обещават, поне що се отнася до научните открития и бъдещите квантови иновации, които могат да се появят в различни области.
Google обяснява, че има още много работа, преди да бъде изграден истински квантов компютър, въпреки че отделът Quantum AI очаква да разработи „полезен квантов компютър за коригиране на грешки“ през това десетилетие.
Компанията е прекарала години в разработване на алгоритми и теории, които ще играят ключова роля в квантов компютър, коригиращ грешки. Засега квантовите процесори на компанията предлагат на учените начин за надеждно моделиране на стабилни времеви кристали, отваряйки вратата към нов свят на изследване на нови фази на материята.
Прочетете също: