[ad_1]
Insider Brief
- Naukowcy z Uniwersytetu Chińskiej Akademii Nauk wykorzystali kryształ czasowy do zwiększenia stabilności stanów kwantowych w komputerze kwantowym.
- Naukowcy zauważają, że może to być pierwsze praktyczne zastosowanie kryształu czasu.
- Kryształy czasu zostały po raz pierwszy teoretyzowane przez Franka Wilczka w 2012 roku.
Zespół naukowców z Uniwersytetu Chińskiej Akademii Nauk wykorzystał dyskretny kryształ czasowy – nowy stan materii – do zwiększenia stabilności stanów kwantowych w komputerze kwantowym, potencjalnie oznaczając znaczący postęp w dziedzinie obliczeń kwantowych, zgodnie z artykułem Artykuł ArXiv i jak podano w New Scientist.
Podejście to, kierowane przez Biao Huanga, koncentruje się na stabilizacji notorycznie kruchego stanu Greenberger-Horne-Zeilinger (GHZ), złożonego stanu kwantowego, który reprezentuje splątanie kubitów na dużą skalę, kwantowy odpowiednik bitów w tradycyjnych komputerach.
Laureat Nagrody Nobla Frank Wilczek po raz pierwszy przedstawił koncepcję kryształów czasu w 2012 roku, wywołując kontrowersje ze względu na ciągłą oscylację między dwiema konfiguracjami bez żadnego wkładu energii. Innymi słowy, pozornie przecząc prawom fizyki, kryształy czasu mogą zmieniać się między dwoma stanami w regularny sposób w nieskończoność, nie potrzebując do tego żadnej energii. To jak zegar, który tyka bez potrzeby nakręcania
Pomimo początkowego sceptycyzmu, kilka grup badawczych z powodzeniem stworzyło kryształy czasu w warunkach laboratoryjnych, w tym w komputerach kwantowych. Kryształy czasu wykazują unikalny wzór oscylacji w czasie, podobny do tego, w jaki sposób atomy układają się w trójwymiarowej przestrzeni, tworząc konwencjonalne kryształy.
W tym eksperymencie naukowcy wykorzystali dyskretny kryształ czasowy jako mechanizm kontrolny do ochrony stanów GHZ w ich komputerze kwantowym, który składa się z kubitów wykonanych z maleńkich obwodów zdolnych do przewodzenia prądu bez oporu. Te kubity mogą istnieć w superpozycji kwantowej, analogicznie do eksperymentu myślowego z kotem Schrödingera, w którym kot jest jednocześnie żywy i martwy, dopóki jego stan nie zostanie zaobserwowany.
Pomyśl o tym jak o pokrętle sterującym dla komputera kwantowego, wyjaśnia New Scientist.
Stany GHZ mają kluczowe znaczenie dla przesuwania granic fizyki kwantowej i ulepszania kwantowych technologii obliczeniowych i komunikacyjnych. Stają się one jednak coraz bardziej niestabilne w miarę splątania większej liczby kubitów, a wcześniejsze eksperymenty wykazały wyzwania związane z zachowaniem ich unikalnych właściwości przy niewielkich zakłóceniach. Wykorzystując dyskretny kryształ czasu, zespół był w stanie zbudować „bezpieczny dom” w celu ochrony stanu GHZ, osiągając mniej kruchą konfigurację 36 kubitów, w porównaniu do wcześniej niestabilnego większego stanu, który obejmował do 60 kubitów.
Zastosowanie impulsów mikrofalowych do kubitów nie tylko indukowało ich właściwości kwantowe do oscylacji i tworzenia kryształu czasowego, ale także minimalizowało zakłócenia, które zwykle zakłócałyby stan GHZ. Może to oznaczać pierwsze praktyczne zastosowanie dyskretnego kryształu czasu, według Biao Huanga z Instytutu Nauk Teoretycznych Kavli na Uniwersytecie Chińskiej Akademii Nauk.
„Wykorzystaliśmy strukturę kryształu czasu dyskretnego do skonstruowania 'bezpiecznego domu’ dla schronienia delikatnych stanów GHZ” – powiedział Huang w wywiadzie dla New Scientist. „O ile nam wiadomo, jest to pierwsze praktyczne zastosowanie dyskretnego kryształu czasu. Nasza praca pokazuje ludziom, że kryształy czasowe są nie tylko interesujące koncepcyjnie, ale mają również wartość praktyczną”.
Eksperci w tej dziedzinie, w tym Francisco Machado z Uniwersytetu Harvarda i Mario Krenn z Max Planck Institute for the Science of Light w Niemczech, powiedzieli New Scientist, że eksperyment pokazuje imponujące osiągnięcie techniczne i jego wkład w rozwój technologii obliczeń kwantowych. Badania te nie tylko pokazują wykonalność stabilizacji złożonych stanów kwantowych, ale także otwierają nowe możliwości wykorzystania kryształów czasu i innych zjawisk kwantowych w praktycznych zastosowaniach.
ArXiv jest serwerem pre-print, co oznacza, że artykuł nie został poddany recenzji technicznej.
[ad_2]