اگرچه فیزیکدانان نشان دادهاند که این تکنیک کیوبیتهای بسیار قویتری ایجاد میکند، آنها اذعان دارند که هنوز کار زیادی در پیش دارند. این مرحله جدید ماده میتواند منجر به ذخیرهسازی اطلاعات کوانتومی طولانیمدت شود، اما تنها در صورتی که بتوانند به نحوی آن را در یک رایانه کوانتومی ادغام کنند.
محققان نظریه خود را با استروب کردن یون های عنصری در رایانه های کوانتومی به نام ایتربیوم محقق کردند. هنگامی که آنها با یک الگوی تکراری استاندارد (AB، AB، AB…) به یونها برخورد کردند، کیوبیتهای حاصل به مدت 1.5 ثانیه کوانتومی ماندند، که به گفته آنها پیشرفتی باورنکردنی است.
از طریق شیشه نگاه: دنیای فیزیک کوانتومی و محاسبات کوانتومی برای اکثر مردم چالش برانگیز است. من تعداد زیادی کتاب در این زمینه خواندهام، اما تحقیقاتی که میخواهم گزارش کنم، ذهنم را مشغول کرده است. به نوعی، دانشمندان فاز جدیدی از ماده را با زمان دو بعدی ایجاد کرده اند.
دومیترسکو میگوید: «حتی اگر تمام اتمها را تحت کنترل شدید نگه دارید، آنها میتوانند با صحبت کردن با محیط، گرم شدن یا تعامل با چیزهایی که شما برنامهریزی نکردهاید، کوانتومی خود را از دست بدهند». در عمل، دستگاههای آزمایشی منابع خطای زیادی دارند که میتوانند انسجام را تنها پس از چند پالس لیزر کاهش دهند.»
فیزیکدانان این فاز عجیب ماده را با شلیک لیزر با پالس بر اساس دنباله فیبوناچی به اتم های مورد استفاده در یک کامپیوتر کوانتومی ایجاد کردند. آنها معتقدند که این می تواند یک پیشرفت در محاسبات کوانتومی باشد زیرا می تواند اطلاعات ذخیره شده را از خطاهایی که در روش های فعلی ذخیره سازی کوانتومی رخ می دهد محافظت کند. تخریب داده ها هنوز اتفاق می افتد، اما با سرعت بسیار کمتری.
نویسنده اصلی مقاله، فیلیپ دومیترسکو، گفت که او بیش از پنج سال است که روی نظریه پشت علم کار می کند، اما این اولین بار است که در آزمایش های عملی “تحقق” یافته است.
دومیترسکو گفت: «ما این کاربرد مستقیم و وسوسهانگیز را داریم، اما باید راهی پیدا کنیم تا آن را به محاسبات متصل کنیم. “این یک مشکل باز است که ما روی آن کار می کنیم.”
فیزیک پشت آن برای افراد غیرعادی سخت است که سر خود را به اطراف بپیچند، اما در الگوی کاشی کاری پنروز در بالا نشان داده شده است. مانند کریستال های معمولی، این شبه بلور دارای یک شبکه پایدار است اما ساختاری دارد که هرگز تکرار نمی شود. این الگو یک نمایش دو بعدی از یک شبکه مربعی 5 بعدی است.
دومیترسکو می گوید: «با این توالی شبه تناوبی، یک تکامل پیچیده وجود دارد که تمام خطاهایی را که در لبه زندگی می کنند، از بین می برد. به همین دلیل، لبه از نظر مکانیکی کوانتومی بسیار بسیار بیشتر از آنچه انتظار دارید، منسجم باقی میماند.
“[This dynamical topological phase] دومیترسکو به Phys.org گفت.
محققان می خواستند ساختاری مشابه متقارن ایجاد کنند، اما به جای ساختن آن در فضا، آن را در زمان ساختند. فیزیکدانان از لیزر پالسی فیبوناچی برای ایجاد یک کیوبیت با ابعاد بالاتر با “تقارن زمانی” استفاده کردند. وقتی کیوبیت به دست آمده در قلمرو 4 بعدی ما “له شود” دو بعد زمان دارد. این بعد اضافی تا حدودی از کیوبیت در برابر تخریب کوانتومی محافظت می کند. با این حال، آن را فقط به “لبه” بیرونی یک سری 10 ایتربیوم یون (کیوبیت اول و دهم) اعمال می شود.
دانشمندان مرکز فیزیک کوانتومی محاسباتی مؤسسه Flatiron در شهر نیویورک فاز جدیدی از ماده را ایجاد کرده اند که قبلاً هرگز دیده نشده بود. ویژگی آن این است که اتم ها دارای دو بعد زمان هستند حتی اگر در جریان زمانی منفرد ما وجود داشته باشند. این تیم مطالعه خود را در 20 جولای در Nature منتشر کرد.
با این حال، هنگامی که آنها یون ها را با یک پالس فیبوناچی (A، AB، ABA، ABAAB، ABAABABA…) منفجر کردند، کیوبیت ها برای 5.5 ثانیه در حالت فوق العاده باقی ماندند. با توجه به اینکه میانگین طول عمر یک کیوبیت حدود 500 نانوثانیه (0.00000005 ثانیه) است، نتایج قابل توجه است. این عمر کوتاه به این دلیل است که یک کیوبیت هر زمان که مشاهده یا اندازهگیری میشود، از حالت فوقالعاده خود خارج میشود (جایی که همزمان به صورت 1 و 0 وجود دارد). حتی تعامل با کیوبیت های دیگر برای از بین بردن این کوانتومی کافی است.
اعتبار تصویر: Quantinuum