به نظر می رسد این فاز جدید و عجیب ماده دو بعد زمانی را اشغال می کند

به نظر می رسد این فاز جدید و عجیب ماده دو بعد زمانی را اشغال می کند

فاز جدیدی از ماده در یک کامپیوتر کوانتومی مشاهده شده است که فیزیکدانان با الگوی الهام‌گرفته از دنباله فیبوناچی، نور را روی کیوبیت‌های آن پالس کردند.

اگر فکر می‌کنید این حیرت‌انگیز است، این عجیب عجیب مکانیک کوانتومی طوری رفتار می‌کند که انگار به جای یک بعد، دو بعد زمانی دارد. ویژگی‌ای که دانشمندان می‌گویند کیوبیت‌ها را قوی‌تر می‌کند و می‌تواند در تمام مدت آزمایش پایدار بماند.

 

این پایداری انسجام کوانتومی نامیده می‌شود و یکی از اهداف اصلی برای یک کامپیوتر کوانتومی بدون خطا است – و یکی از سخت‌ترین اهداف برای دستیابی به این کار.

این کار. نشان دهنده “روش کاملا متفاوتی از تفکر در مورد مراحل ماده” است، طبق گفته فیلیپ دومیترسکو، فیزیکدان کوانتوم محاسباتی از موسسه Flatiron، نویسنده اصلی مقاله جدیدی که این پدیده را توصیف می کند.

محاسبات کوانتومی بر پایه کیوبیت ها، معادل کوانتومی بیت های محاسباتی استوار است. با این حال، در جایی که بیت‌ها اطلاعات را در یکی از دو حالت ۱ یا ۰ پردازش می‌کنند، کیوبیت‌ها می‌توانند هر دو به طور همزمان باشند، حالتی که به عنوان برهم نهی کوانتومی شناخته می‌شود.

ماهیت ریاضی آن برهم نهی می‌تواند فوق‌العاده قدرتمند باشد. دیدگاه محاسباتی، انجام کار کوتاه برای حل مسئله در شرایط مناسب.

اما ماهیت مبهم و ناپایدار مجموعه‌ای از کیوبیت‌ها به نحوه ارتباط حالت‌های بلاتکلیف آنها با یکدیگر نیز بستگی دارد – رابطه‌ای به نام درهم تنیدگی.

به طرز ناامیدکننده‌ای، کیوبیت‌ها می‌توانند تقریباً با هر چیزی در محیط خود درگیر شوند و باعث ایجاد خطا شوند. هرچه حالت تاری کیوبیت ظریف تر باشد (یا هرج و مرج در محیط آن بیشتر باشد)، خطر از دست دادن این انسجام بیشتر است.

 

بهبود انسجام تا حدی که قابلیت دوام احتمالاً یک رویکرد چند تاکتیکی برای رفع مانع مهمی است که بر سر راه یک کامپیوتر کوانتومی عملکردی قرار دارد. می توانند کوانتومی خود را با صحبت کردن با محیط خود، گرم کردن یا تعامل با چیزهایی که شما برنامه ریزی نکرده اید از دست بدهند،” دومیترسکو توضیح داد.

“در عمل، دستگاه های آزمایشی منابع خطای زیادی دارند که می‌توانند پس از چند پالس لیزر انسجام را کاهش دهند.”

اجرای یک تقارن می‌تواند یکی از ابزارهای محافظت از کیوبیت‌ها در برابر ناپیوستگی باشد. یک مربع قدیمی ساده را نود درجه بچرخانید، و هنوز هم همان شکل است. این تقارن آن را از برخی اثرات چرخشی محافظت می‌کند.

ضربه زدن به کیوبیت‌ها با پالس‌های لیزری با فواصل یکنواخت تضمین می‌کند که تقارنی نه در فضا، بلکه بر اساس زمان وجود دارد. دومیترسکو و همکارانش می‌خواستند بدانند که آیا می‌توانند این اثر را با اضافه کردن تناوبی متقارن، بلکه شبه تناوبی نامتقارن، محاسبه کنند. یکی به طور موثر در دیگری دفن شد.

این ایده بر اساس کار قبلی تیمی بود که ایجاد چیزی به نام شبه بلور در زمان، به جای فضا. در جایی که یک کریستال از شبکه متقارن اتم ها ساخته شده است که در فضا تکرار می شود، مانند یک ورزشگاه جنگلی شبکه ای مربعی یا یک لانه زنبوری، الگوی اتم ها روی یک شبه بلور تکرار نمی شود، مانند کاشی کاری Penrose، اما هنوز سفارش داده شده است.

 

این تیم آزمایش خود را بر روی یک کامپیوتر کوانتومی تجاری پیشرفته طراحی شده توسط کوانتینیوم، یک شرکت محاسبات کوانتومی. این جانور برای کیوبیت های خود از ۱۰ اتم ایتربیوم استفاده می کند (یکی از عناصر انتخابی برای ساعت های اتمی). این اتم‌ها در یک تله یون الکتریکی نگهداری می‌شوند، که از طریق آن می‌توان از پالس‌های لیزری برای کنترل یا اندازه‌گیری آنها استفاده کرد.

دومیترسکو و همکارانش دنباله‌ای از پالس‌های لیزر را بر اساس اعداد فیبوناچی، که در آن هر بخش مجموع دو بخش قبلی است. این منجر به دنباله‌ای می‌شود که مرتب شده است، اما تکرار نمی‌شود، درست مانند یک شبه بلور.

شبه بلورها را می‌توان به‌عنوان بخش‌های با ابعاد پایین‌تر شبکه‌های با ابعاد بالاتر توصیف کرد. کاشی کاری Penrose را می توان به عنوان یک برش دو بعدی از پنج توصیف کرد. -hypercube-dimensional.

به همین ترتیب، پالس های لیزری تیم را می توان به عنوان یک نمایش یک بعدی از یک الگوی دو بعدی توصیف کرد. از نظر تئوری، این بدان معناست که به طور بالقوه می تواند دو تقارن زمانی بر کیوبیت ها تحمیل کند.

این تیم کار خود را با چشمک زدن لیزر در آرایه کیوبیت ایتربیوم، ابتدا در یک دنباله متقارن، سپس به صورت شبه دوره ای آزمایش کردند. سپس انسجام دو کیوبیت را در دو طرف تله اندازه‌گیری کردند.

 

برای توالی تناوبی، کیوبیت‌ها به مدت ۱.۵ ثانیه پایدار بودند. برای توالی شبه تناوبی، آنها به مدت ۵.۵ ثانیه پایدار ماندند – مدت زمان آزمایش.

به گفته محققان، تقارن زمانی اضافی، لایه دیگری از محافظت در برابر ناهمدوسی کوانتومی اضافه کرد.

دومیترسکو گفت.

“به همین دلیل، edge از نظر مکانیکی کوانتومی بسیار بسیار بیشتر از آنچه انتظار دارید منسجم باقی می‌ماند.”

این کار برای ادغام در کامپیوترهای کوانتومی، اما به گفته محققان، این یک گام مهم به سوی این هدف است.

این تحقیق نشان داده است. منتشر شده در طبیعت.

 

برچسب‌ها:

نظرات کاربران

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد.