Новости науки (самые разные)
Добавлено: 24.07.2022, 08:50
Американские физики обнаружили в ходе опытов с ионным квантовым компьютером ранее неизвестную топологическую фазу материи, при переходе в которую квантовые объекты начинают вести себя так, как будто они находятся в двух разных временных измерениях.
«Подобную фазу материи можно использовать для долговременного хранения квантовой информации. Для этого, однако, нам необходимо понять, как можно соединить эти квантовые квазикристаллы с квантовыми вычислительными машинами. Мы сейчас активно работаем над решением этой задачи», – заявил научный сотрудник Института Флэтайрон в Нью-Йорке (США) Филипп Думитреску.
Одна из основ современной физики – концепция «стрелы времени». Она подразумевает, что время движется в одну сторону, из прошлого в будущее, из-за чего «перемотать» его назад невозможно. Три года назад учёные из МФТИ выяснили, что это правило может нарушаться на квантовом уровне. Это позволило им обратить время вспять внутри квантового компьютера, а также заставить его одновременно идти и вперед, и назад.
Думитреску и его коллеги открыли другой пример «неправильного» течения времени в ходе экспериментов с квантовым компьютером System Model H1, который создала компания Quantinuum в 2020 году. Эта вычислительная машина построена на базе десяти ионов иттербия-171, способных взаимодействовать со всеми своими соседями при проведении квантовых расчетов.
Физики из США попытались понять, как случайные квантовые взаимодействия между кубитами System Model H1, а также между этими ионами и окружающей средой, влияют на появление ошибок в работе этой машины. В ходе опытов с этими частицами они обнаружили, что ионы иттербия можно перевести в ранее неизвестное фазовое состояние, которое физики назвали «квантовым квазикристаллом времени».
Как объясняют учёные, при переходе в это состояние ионы иттербия начинают вести себя так, как будто они одновременно находятся в двух разных временных измерениях. В результате этого их квантовые свойства начинают меняться квазипериодическим образом с течением времени, подобно тому, как меняется расположение атомов внутри природных и рукотворных квазикристаллов.
Последующие опыты с System Model H1 показали, что подобные перемены в свойствах ионов иттербия делают их более защищенными по отношению к внешним источникам помех. В результате этого кубиты сохраняли стабильность при проведении вычислений примерно в 3,6 раза дольше, чем при нормальном цикле работы этого квантового компьютера.
Подобный подход, как предполагают Думитреску и его коллеги, уже в ближайшем будущем позволит снизить уязвимость многокубитных квантовых компьютеров к разным типам помех. Это ускорит разработку сложно устроенных вычислительных машин, способных решать практические задачи, подытожили физики.
«Подобную фазу материи можно использовать для долговременного хранения квантовой информации. Для этого, однако, нам необходимо понять, как можно соединить эти квантовые квазикристаллы с квантовыми вычислительными машинами. Мы сейчас активно работаем над решением этой задачи», – заявил научный сотрудник Института Флэтайрон в Нью-Йорке (США) Филипп Думитреску.
Одна из основ современной физики – концепция «стрелы времени». Она подразумевает, что время движется в одну сторону, из прошлого в будущее, из-за чего «перемотать» его назад невозможно. Три года назад учёные из МФТИ выяснили, что это правило может нарушаться на квантовом уровне. Это позволило им обратить время вспять внутри квантового компьютера, а также заставить его одновременно идти и вперед, и назад.
Думитреску и его коллеги открыли другой пример «неправильного» течения времени в ходе экспериментов с квантовым компьютером System Model H1, который создала компания Quantinuum в 2020 году. Эта вычислительная машина построена на базе десяти ионов иттербия-171, способных взаимодействовать со всеми своими соседями при проведении квантовых расчетов.
Физики из США попытались понять, как случайные квантовые взаимодействия между кубитами System Model H1, а также между этими ионами и окружающей средой, влияют на появление ошибок в работе этой машины. В ходе опытов с этими частицами они обнаружили, что ионы иттербия можно перевести в ранее неизвестное фазовое состояние, которое физики назвали «квантовым квазикристаллом времени».
Как объясняют учёные, при переходе в это состояние ионы иттербия начинают вести себя так, как будто они одновременно находятся в двух разных временных измерениях. В результате этого их квантовые свойства начинают меняться квазипериодическим образом с течением времени, подобно тому, как меняется расположение атомов внутри природных и рукотворных квазикристаллов.
Последующие опыты с System Model H1 показали, что подобные перемены в свойствах ионов иттербия делают их более защищенными по отношению к внешним источникам помех. В результате этого кубиты сохраняли стабильность при проведении вычислений примерно в 3,6 раза дольше, чем при нормальном цикле работы этого квантового компьютера.
Подобный подход, как предполагают Думитреску и его коллеги, уже в ближайшем будущем позволит снизить уязвимость многокубитных квантовых компьютеров к разным типам помех. Это ускорит разработку сложно устроенных вычислительных машин, способных решать практические задачи, подытожили физики.
