Coraz bliżej stworzenia kryształów czasowych

Kryształy czasu coraz bliżej. Mamy przełom w komputerach kwantowych? Nie tak szybko

Naukowcy są coraz bliżej stworzenia kryształów czasu. To z kolei może oznaczać przełom w pracach nad komputerami kwantowymi. Tak, kolejny „przełom”.

Kryształ czasowy to teoretyczna struktura powtarzalna w czasie i przestrzeni, której istnienie w 2012 r. zaproponował Frank Wilczek. Od tego czasu naukowcy starają się stworzyć je w warunkach laboratoryjnych, bo mogą być przydatne do prac nad komputerami kwantowymi. Niestety, do tej pory to się nie udawało. Przełom nastąpił dzięki badaniom fizyków z UC Berkeley, które zostały opisane w Science.

Po co te kryształy?

Zespół naukowców z UC Berkeley i QuTech kierowany przez prof. Normana Yao poinformował o stworzeniu zlokalizowanego w wielu ciałach dyskretnego kryształu czasowego, który istniał ok. 8 sekund. Wykorzystano do tego celu komputer kwantowy oparty na diamencie, w którym kubitami są jądra atomów węgla-13.

Podczas gdy idealnie odizolowany kryształ czasowy może w zasadzie żyć wiecznie, każda rzeczywista eksperymentalna implementacja rozpadnie się z powodu interakcji z otoczeniem. Dalsze wydłużenie czasu życia jest następną granicą.

Joe Randall z QuTech

Wyniki eksperymentu naukowców z UC Berkeley zostały powtórzone w niemal równoczesnym eksperymencie z naukowcami z Google, Uniwersytetu Stanforda i Princeton, którzy użyli komputera kwantowego Sycamore.

To niezwykle ekscytujące, że wiele eksperymentalnych przełomów dzieje się jednocześnie. Wszystkie te różne platformy wzajemnie się uzupełniają. Eksperyment Google wykorzystuje dwa razy więcej kubitów; nasz kryształ czasowy żyje około 10 razy dłużej.

Tim Taminiau z QuTech

Naukowcy QuTech manipulowali dziewięcioma kubitami z węgla-13 dokładnie w taki sposób, aby spełnić kryteria kryształu czasowego.

Kryształ czasowy jest być może najprostszym przykładem nierównowagowej fazy materii. System QuTech jest doskonale przygotowany do badania innych zjawisk poza równowagą, w tym, na przykład, topologicznych faz Floqueta.

prof. Norman Yao z UC Berkeley

Współczesna fizyka wciąż stawia wiele pytań przed kryształami czasowymi. Najważniejsze z nich dotyczy tego, czy istnieje praktyczne zastosowanie tych struktur? Naukowcy twierdzą, że dopiero nauczenie się odpowiedniego manipulowania kryształami czasowymi pozwoli na prawdziwy przełom w pracach nad komputerami kwantowymi.

Czytaj też: Chińczycy zbudowali najpotężniejsze komputery kwantowe na świecie. Google daleko za nimi