Чрез изстрелване на лазерен импулс на Фибоначи към атоми в квантов компютър физиците са създали напълно нова, странна фаза на материята, която се държи така, сякаш има две измерения на времето.

Новата фаза на материята, създадена чрез използване на лазери за ритмично разклащане на нишка от 10 итербиеви йона, позволява на учените да съхраняват информация по много по-защитен от грешки начин, като така се отваря пътят към квантовите компютри, които могат да задържат данни за дълго време време, без да се нарушава целостта им.

Изследователите очертаха своите констатации в статия, публикувана в списанието Nature.

Физиците не са си поставили за цел да създадат фаза с теоретично допълнително времево измерение, нито са търсили метод, който да позволи по-добро квантово съхранение на данни. Вместо това те се интересуват от създаването на нова фаза на материята - нова форма, в която материята може да съществува извън стандартните твърди, течни, газови, плазмени модели.

Те се заеха с изграждането на новата фаза в квантовия процесор H1 на компанията Quantinuum, който се състои от 10 итербиеви йона във вакуумна камера, които се контролират прецизно от лазери в устройство, известно като йонен капан.

Обикновените компютри използват битове или 0 и 1, за да формират основата на всички изчисления. Квантовите компютри са проектирани да използват кубити, които също могат да съществуват в състояние 0 или 1. Но това е мястото, където приликите свършват. Благодарение на причудливите закони на квантовия свят кубитите могат да съществуват в комбинация или суперпозиция както на състоянията 0, така и на 1 до момента, в който бъдат измерени, след което произволно се свиват или в 0, или в 1.

Това странно поведение е ключът към силата на квантовото изчисление, тъй като позволява на кубитите да се свързват заедно чрез квантово заплитане - процес, който Алберт Айнщайн нарече „призрачно действие от разстояние“. Заплитането свързва два или повече кубита един с друг, свързвайки техните свойства, така че всяка промяна в една частица ще доведе до промяна в другата, дори ако те са разделени от огромни разстояния. Това дава на квантовите компютри способността да извършват множество изчисления едновременно, увеличавайки експоненциално тяхната мощност за обработка спрямо тази на класическите устройства.

Но развитието на квантовите компютри се препятства от голям недостатък: кубитите не просто си взаимодействат и се заплитат един в друг; тъй като те не могат да бъдат напълно изолирани от околната среда извън квантовия компютър, те също взаимодействат с външната среда, като по този начин ги кара да загубят квантовите си свойства и информацията, която носят, в процес, наречен декохерентност.

Това доведе учените до редицата на Фибоначи, в която следващото число от редицата се създава чрез добавяне на предходните две. Докато един обикновен периодичен лазерен импулс може просто да се редува между два лазерни източника (A, B, A, B, A, B и т.н.), тяхната нова импулсна поредица вместо това работи чрез комбиниране на двата импулса, които са дошли преди (A, AB, ABA, ABAAB, ABAABABA и т.н.).

Това пулсиране на Фибоначи създава времева симетрия, която точно като квазикристал в пространството беше подредена, без никога да се повтаря. И точно като квазикристал импулсите на Фибоначи също притискат модел от по-високо измерение върху повърхност с по-ниско измерение. В случай на пространствен квазикристал като плочката на Пенроуз: парче от петизмерна решетка се проектира върху двуизмерна повърхност. Когато разглеждаме импулсния модел на Фибоначи, виждаме две теоретични времеви симетрии да се сплескат в една физическа.

Включването на теоретично „допълнително“ измерение на времето „е напълно различен начин на мислене за фазите на материята“, казва в изявление водещият автор Филип Думитреску, изследовател в Центъра за изчислителна квантова физика на института Флатирон в Ню Йорк. „Работя върху тези теоретични идеи повече от пет години и е вълнуващо да ги видя да се реализират в експерименти.“

Снимка: Unsplash

Виж още: Една от най-ярките звезди помръкна през 2019 г. и сега знаем защо