Na czele zespołu odpowiedzialnego za ten przełom stanął Ashvin Vishwanath z Uniwersytetu Harvarda. Wraz ze współpracownikami wykorzystał procesor kwantowy, aby stworzyć niespotykany wcześniej stan skupienia materii. Naukowcy nazwali go nieabelowskim porządkiem topologicznym i wykazali możliwość syntezy oraz kontroli egzotycznych cząstek zwanych enionami nieabelowskimi.
Czytaj też: Pierwszy taki półprzewodnik kwantowy na świecie. Nasi sąsiedzi zaprojektowali wyjątkowe urządzenie
Takowe nie są zaliczane ani do bozonów, ani do fermionów, czyli dwóch głównych rodzajów cząstek tworzących wszystko to, co nas otacza. Ale życie naukowca byłoby zapewne zbyt proste, gdyby od pewnych reguł nie było wyjątków. Jeśli chodzi o pierwszą kategorię, to zalicza się do niej słynny bozon Higgsa. W drugiej grupie należy natomiast wymienić protony, neutrony i elektrony.
O enionach nieabelowskich, które nie wpasowują się w takie wytyczne, autorzy nowych badań piszą w Nature. Będące kwazicząstkami eniony nieabelowskie są w zasadzie długotrwałymi wzbudzeniami poprzez określony stan skupienia materii. Zainteresowanie nimi wzbudza fakt, iż mogą zostać wykorzystane na potrzeby prowadzenia obliczeń kwantowych. To stwarza kuszącą perspektywę dla wielu różnych dziedzin.
Stan skupienia materii zidentyfikowany przez naukowców może odegrać istotną rolę w projektowaniu kwantowych układów obliczeniowych o wielkim potencjale
Skąd ten potencjał? Choćby ze stabilności, jaką cechują się te kwazicząstki, co z automatu zapewnia im miano potencjalnych kandydatów do tworzenia stabilnych kubitów. Poza tym mogą pamiętać swoje wcześniejsze konfiguracje, co sprawia, że mogą być zginane i skręcane bez utraty swojej podstawowej tożsamości. Jeśli naukowcy zamierzają jednak faktycznie korzystać z nich w zastosowaniach obliczeniowych, to będą potrzebowali sposobu na tworzenie i kontrolowanie enionów nieabelowskich w większych skalach.
Dążąc do postępów w tym zakresie, członkowie zespołu badawczego skorzystali z procesora kwantowego H2 od Quantinuum. Na potrzeby eksperymentów stworzyli sieć złożoną z 27 uwięzionych jonów, a następnie przeprowadzili pomiary, których celem było zwiększenie złożoności testowanego układu kwantowego. W ten sposób uzyskali funkcję fali kwantowej o pożądanych właściwościach i cechach cząstek.
Czytaj też: Spójność kwantowa przekroczyła istotną granicę. Nasi sąsiedzi skorzystali z diamentów
Jak podsumowują autorzy, dzięki przeprowadzonym pomiarom mogli stworzyć przydatny im stan kwantowy. Teoria została więc zademonstrowana w rzeczywistym świecie, zapewniając realne rozwiązania, z których być może w przyszłości skorzystają kwantowe układy obliczeniowe. Takie urządzenia mają potencjał, aby zrewolucjonizować szereg dziedzin, od materiałoznawstwa, przez medycynę, aż po podróże kosmiczne.
