Физики превратили квантовый компьютер в кристалл времени
Впервые физики преобразовали квантовый процессор в состояние материи, которое, кажется, бросает вызов физике. Это прорыв, который может стать шагом на пути к тому, чтобы сделать квантовые вычисления более практичными.
Квантовые компьютеры обещают расширить виды алгоритмов, которые можно будет запускать быстро и практично, потенциально ускоряя исследования во многих областях, от физики элементарных частиц до фармакологии и метеорология.
Большой прогресс был достигнут в разработке основ технологии, но по мере расширения технологии возникают ошибки стать серьезным препятствием.
Экспериментально заставив квантовый компьютер вести себя как надежная форма кристалл времени, команда физиков из Китая и США надеется сделать эту технологию менее подверженной ошибкам по мере ее масштабирования.
Что делает их уникальными, так это их способность делать это в отсутствие или в отличие от движущего «толчка». Кристаллы времени колеблются в самом низком энергетическом состоянии в своем собственном ритме, как ребенок, качающийся на качелях, несмотря на повторяющиеся подталкивания родителей.
Идея кристаллов времени, предложенная известным физиком Фрэнком Вильчеком в 2012 году, поначалу встретила немало сомневающихся.
С тех пор ряд систем с поведением, подобным кристаллу времени, был экспериментально продемонстрирован, предоставив инженерам проверенный новый инструмент для измерения и формирования мире и потенциальное решение проблемы точности квантовых вычислений.
Там, где типичные вычисления ограничены логика, построенная с использованием представленных двоичных цифр с помощью единиц и нулей «кубиты» квантовых вычислений лучше подходят для уникальных видов вычислений, позволяя решать сложные алгоритмы за один шаг.
Кубит — это размытие возможностей, мало чем отличающееся от чистого карточного стола до того, как дилер покажет красную или черную масть. Точно так же, как счетчик карт может использовать шансы в свою пользу, квантовые вычисления используют встроенный потенциал кубита для проведения вычислений. Объединение кубитов путем переплетения их судеб создает большую колоду, изменяя шансы еще более полезными способами.
К сожалению кубиты могут запутываться практически во всем, что находится в их среде, случайным образом перемешивая новые карты и выбрасывая программу из игры. Расширение колоды кубитов до тысяч необходимых значительно увеличивает вероятность проникновения нежелательного шума.
Кристаллы времени ранее предлагались как средство уменьшения квантовых ошибок, хотя выход за рамки теории в практическом применении оказался сложной задачей.
Описан один тип кристалла времени поскольку «топологический» имеет преимущество перед остальными. В то время как изолированные колебания могут проявлять характеристики кристалла времени в определенной зоне частиц, повторяющихся в пространстве, топологический кристалл времени отображает колебание маятника как объемную особенность более общей системы, и все это благодаря тому же самому явлению квантовой запутанности.
Это обобщенное распространение колебательной активности менее подвержено локальным помехам, сохраняя идеальное движение маятника даже при изолированные области внутри системы смещаются и смещаются.
Путем успешного программирования высокостабильной формы Используя сверхпроводящие квантовые вычисления, демонстрирующие топологическое поведение кристалла времени, команда обнаружила, что возможно создать квантовую систему, еще менее подверженную интерференции.
При всех испытаниях система смогла справиться с разумным уровнем искусственного шума в окружающей среде, оставаясь относительно стабильной. Эксперимент также отразил возможность использования подобных сверхпроводящих схем для исследования области неравновесного движения, представленного кристаллами времени.
