Iterbija atoma kvantu dators. (Cik daudz) Jauns matērijas posms ir novērots a tikpat daudz kā dators pēc tam, kad fiziķi pulsēja gaismu uz tā kubitiem Fibonači secības iedvesmotā paraugā.
Ja jūs domājat, ka tas ir prātam neaptverami, šī dīvainā kvantu mehānikas dīvainība uzvedas tā, it kā tai būtu divas laika dimensijas, nevis viena; īpašība, kas, pēc zinātnieku domām, padara kubitus izturīgākus, kas spēj palikt stabili visu eksperimenta laiku.
Šo stabilitāti sauc par kvantu koherenci, un tas ir viens no galvenajiem bezkļūdu kvantu datora mērķiem – un viens no visgrūtāk sasniedzamajiem.
Darbs atspoguļo 'pilnīgi atšķirīgu domāšanas veidu par matērijas fāzēm', saskaņā ar skaitļošanas kvantu fiziķi Filipu Dumitresku Flatiron institūta vadošais autors jaunam dokumentam, kurā aprakstīta šī parādība.
'Es esmu strādājis pie šīm teorijas idejām vairāk nekā piecus gadus, un ir aizraujoši redzēt, ka tās faktiski tiek realizētas eksperimentos.'
Kvantu skaitļošana ir balstīta uz kubitiem, skaitļošanas bitu kvantu ekvivalentu. Tomēr, ja biti apstrādā informāciju vienā no diviem stāvokļiem, 1 vai 0, kubiti var būt abi vienlaicīgi, stāvoklis, kas pazīstams kā kvantu superpozīcija.
Šīs superpozīcijas matemātiskais raksturs var būt neticami spēcīgs no skaitļošanas viedokļa, padarot īsu problēmu risināšanas darbu pareizajos apstākļos.
Taču kubitu sērijas neskaidrais, nesakārtotais raksturs ir atkarīgs arī no tā, kā to neizšķirtie stāvokļi ir saistīti viens ar otru — attiecības, ko sauc sapīšanās .
Neapmierinoši, kubiti var sapīties ar gandrīz jebko savā vidē, ieviešot kļūdas. Jo trauslāks ir kubīta izplūdušais stāvoklis (vai jo lielāks haoss ir tā vidē), jo lielāks ir risks, ka tas zaudēs šo saskaņotību.
Saskaņotības uzlabošana līdz dzīvotspējas punktam, iespējams, ir daudztaktiska pieeja, lai novērstu nozīmīgu šķērsli, kas traucē funkcionālam kvantu datoram — katrs mazums maina.
'Pat ja jūs stingri kontrolējat visus atomus, tie var zaudēt savu kvantitāti, runājot ar savu vidi, uzkarstot vai mijiedarbojoties ar lietām tā, kā jūs neplānojāt.' Dumitresku paskaidroja .
'Praksē eksperimentālajām ierīcēm ir daudz kļūdu avotu, kas var pasliktināt saskaņotību jau pēc dažiem lāzera impulsiem.'
Simetrijas nodrošināšana var būt viens no līdzekļiem, kā aizsargāt kubitus no nesaskaņotības. Pagrieziet vienkāršu veco kvadrātu par deviņdesmit grādiem, un tam joprojām ir tāda pati forma. Šī simetrija to pasargā no noteiktiem rotācijas efektiem.
Pieskaroties kubitiem ar vienmērīgi izvietotiem lāzera impulsiem, tiek nodrošināta simetrija, kuras pamatā nav telpa, bet laiks. Dumitrescu un viņa kolēģi vēlējās uzzināt, vai viņi varētu izveidot šo efektu, pievienojot nevis simetrisku periodiskumu, bet gan asimetrisku kvaziperiodiskumu.
Tas, pēc viņu domām, pievienotu nevis vienu laika simetriju, bet divas; viens faktiski aprakts otrā.
Ideja balstījās uz iepriekšēju darbu, ko veica komanda, kas ierosināja kaut kā kvazikristāla radīšana laikā , nevis telpa. Ja kristāls ir izgatavots no simetriskas atomu režģa, kas atkārtojas telpā, piemēram, kvadrātveida režģa džungļu sporta zāle vai šūnveida, atomu raksts uz kvazikristāla neatkārtojas, piemēram, Penrose flīzēšana , tomēr vēl pasūtīts.
Komanda veica eksperimentu ar visprogresīvāko komerciālo kvantu datoru, ko izstrādājis Cik daudz , kvantu skaitļošanas uzņēmums. Šis zvērs saviem kubitiem izmanto 10 iterbija atomus (vienu no izvēlētajiem elementiematomu pulksteņi). Šie atomi tiek turēti elektriskā jonu slazdā, no kura var izmantot lāzera impulsus, lai tos kontrolētu vai izmērītu.
Dumitrescu un kolēģi izveidoja lāzera impulsu secību, pamatojoties uz Fibonači skaitļi , kur katrs segments ir divu iepriekšējo segmentu summa. Tā rezultātā tiek iegūta secība, kas ir sakārtota, bet neatkārtojas, tāpat kā kvazikristāls.
Kvazikristālus matemātiski var raksturot kā augstākas dimensijas režģu zemākas dimensijas segmentus. Penrose flīzes var raksturot kā a piecdimensiju hiperkuba divdimensiju šķēle .
Tādā pašā veidā komandas lāzera impulsus var raksturot kā viendimensijas divdimensiju modeļa attēlojumu. Teorētiski tas nozīmēja, ka tas potenciāli varētu uzspiest kubitiem divas laika simetrijas.
Komanda pārbaudīja savu darbu, mirgojot lāzerus iterbija kubitu masīvā, vispirms simetriskā secībā, pēc tam kvaziperiodiski. Pēc tam viņi izmērīja divu kubitu saskaņotību abos slazda galos.
Periodiskajai secībai kubiti bija stabili 1,5 sekundes. Kvaziperiodiskajai secībai tie palika stabili 5,5 sekundes - eksperimenta ilgums.
Papildu laika simetrija, pēc pētnieku domām, pievienoja vēl vienu aizsardzības slāni pret kvantu dekoherenci.
'Šajā kvaziperiodiskajā secībā notiek sarežģīta attīstība, kas novērš visas kļūdas, kas pastāv uz robežas.' Dumitresku teica .
'Tādēļ mala paliek kvantu mehāniski saskaņota daudz, daudz ilgāk, nekā jūs varētu gaidīt.'
Darbs ne tuvu nav gatavs integrācijai funkcionālajā kvantu datori , taču tas ir svarīgs solis ceļā uz šo mērķi, sacīja pētnieki.
Pētījums ir publicēts Daba .