Вчені з Центру обчислювальної квантової фізики Інституту Флетайрона у Нью-Йорку створили нову, небачену раніше фазу матерії. Її особливість у тому, що атоми мають два тимчасові виміри, хоч і існують у нашому єдиному потоці часу.
Фізики створили цю дивну фазу матерії, запустивши лазер з імпульсом, заснованим на послідовності Фібоначчі, на атоми, що використовуються всередині квантового комп’ютера. Вони стверджують, що це може стати проривом у квантових обчисленнях, тому що може захистити інформацію, що зберігається, від помилок, що виникають у сучасних методах квантового зберігання. Деградація даних все ще відбувається, але набагато повільніше.
Ведучий автор статті Філіп Думітреску розповів, що він працює над цією теорією понад п’ять років, але це вперше, коли її було «реалізовано» в практичних експериментах.
«[Ця динамічна топологічна фаза] — це зовсім інший спосіб мислення про фази матерії», — заявив Думітреску.
Дослідники реалізували свою теорію, висвітлюючи лазерними імпульсами іони елемента ітербій у квантових комп’ютерах. Коли вони зіткнулися з іонами за стандартною схемою, що повторюється (AB, AB, AB…), кубіти залишалися квантовими протягом 1,5 секунд, що, як вони відзначили, є неймовірним поліпшенням.
Однак, коли вони опромінювали іони імпульсами відповідно до послідовності Фібоначчі (A, AB, ABA, ABAAB, ABAABABA…), кубіти залишалися квантовими вже 5,5 секунди. Результати чудові з огляду на те, що середня тривалість життя кубіту становить близько 500 наносекунд (0,00000005 секунди). Це коротке життя пов’язане з тим, що кубіт залишає свій квантовий стан (де він існує одночасно як 1 і 0) щоразу, коли його спостерігають чи вимірюють. Навіть взаємодії з іншими кубітами достатньо, щоб зруйнувати цей квантовий стан.
Фізичні процеси, що є основою експерименту, можна проілюструвати на мозаїчному шаблоні Пенроуза. Подібно до типових кристалів, цей квазікристал має стабільні грати, але структуру, яка не повторюється. Цей візерунок є двовимірним уявленням п’ятивимірної квадратної решітки.
Дослідники хотіли створити таку ж симетричну структуру, але збудували її не в просторі, а в часі. Фізики використовували імпульсний лазер з послідовністю Фібоначчі для створення кубіту вищого виміру, що має «тимчасову симетрію». При «втисканні» в наш чотиривимірний простір результуючий кубіт має два часові виміри. Цей додатковий вимір певною мірою захищає кубіт від квантової деградації. Однак він застосовується лише до зовнішніх «країв» серії з 10 іонів ітербію (перший та десятий кубіт).
Хоча фізики продемонстрували, що цей метод створює набагато надійніші кубіти, вони визнають, що попереду ще багато роботи. Ця нова фаза матерії може призвести до довготривалого зберігання квантової інформації, але якщо вони зможуть якимось чином інтегрувати їх у квантовий комп’ютер.
Джерело: techspot