Zaman kristalleri kuantum bilgisayarlar için yeni ve radikal bir geleceğin kapısını açabilir: ScienceAlert

Kuantum üstünlüğüne giden yol, yaratıcı bir meydan okuma nedeniyle karmaşıktır: Bir bulutu şeklini değiştirmeden nasıl kaldırırsınız?

Potansiyel çözüm de en az sorun kadar yaratıcı görünüyor. Bulutu, zaman kristali olarak bilinen eşsiz bir maddenin ritmiyle hareket ederken dans etmeye yönlendirebilirsiniz.

Polonya’daki Jagiellonian Üniversitesi’nden Krzysztof Gergel ve Krzysztof Sascha ve Avustralya’daki Swinburne Teknoloji Üniversitesi’nden Peter Hannaford, yeni bir tür ‘zaman’ devresinin, onları fırtınalar boyunca taşırken kübitlerin gizemli durumlarını koruma görevine uygun olabileceğini öne sürüyorlar evrenin. Kuantum mantığı.

Nesnelerin açıkça tanımlanmış konum ve hareketlere sahip olduğu şeklindeki açıklamaların aksine, aynı parçacığın kuantum perspektifi konumu, momentumu ve dönüşü gibi özellikleri bulanık olasılıklar olarak tanımlar.

Bu olasılıklar “bulutu” en iyi şekilde tek başına anlaşılır. Bir parçacık çevresiyle etkileşime girdiğinde olasılık dağılımı, bir koşucunun Olimpiyat Oyunlarında 100 metre koşusunu kazanma ihtimali gibi değişir, ta ki sonunda tek bir sonuç gözlemlenene kadar.

Tıpkı klasik bir bilgisayarın parçacıkların ikili durumlarını mantık kapılarında “açma-kapama” anahtarları olarak kullanabilmesi gibi, kuantum bilgisayarları da teorik olarak parçacıktaki belirsizliğin yayılmasından yararlanarak çoğu pratik olmayan kendi algoritma türlerini hızlı bir şekilde çözebilir. hatta eski yöntemle çözmek bile imkansızdır.

Buradaki zorluk, kubitler olarak adlandırılan potansiyel kuantum bulutunu mümkün olduğu kadar uzun süre tutarlı tutmaktır. Her çarpma, her elektromanyetik esinti, hesaplama hataları riskinin artmasına neden olur.

Pratik kuantum bilgisayarların uzun süre bozulmadan kalabilmesi için binlerce olmasa da yüzlerce kübite ihtiyaç duyulur ve bu da büyük ölçekli bir sistemi çok büyük bir zorluk haline getirir.

Araştırmacılar kuantum hesaplamayı daha güçlü hale getirmenin çeşitli yollarını aradılar; ya tutarlılık kaybına karşı korumak için bireysel kübitleri kilitleyerek ya da etraflarına güvenlik ağları oluşturarak.

Fizikçiler Gergel, Sascha ve Hannaford şimdi kuantum bilgisayarlarını çok tuhaf bir iletken tipinin asası tarafından yönlendirilen bir kubit senfonisine dönüştüren yeni bir yaklaşımı tanımladılar.

Zaman kristalleri zaman içinde tekrarlanan desenlere dönüşen malzemelerdir. On yıldan fazla bir süre önce egzotik olarak görülen bu “zamanlanmış” sistemlerin versiyonları, o zamandan beri bir lazerden gelen hafif bir itme ve çok soğuk atom kümeleri kullanılarak geliştirildi; burada ışık patlamaları, parçacıkları Lazer zamanlamasına meydan okuyan periyodik dalgalanmalara gönderir.

Kağıtta ArXiv ön inceleme sunucusunda mevcut olan yeni bir çalışmada, fizikçilerden oluşan üçlü, yeni bir tür zamansal elektronik devrenin temeli olarak bir zaman kristalinin benzersiz periyodikliğini kullanmayı öneriyor. Çok sayıda bilgi yüklü kübiti yönlendirmek için mikrodalgaların kullanılmasıyla, bu periyodiklik birçok hatadan sorumlu olan kazara çarpışmaların azaltılmasına yardımcı olabilir.

Sürekli olarak sürüklenen kübitlerden oluşan böyle bir zamansal devre, hemen hemen her bilgisayar parçacığını başka bir yola yönlendirmeyi kolaylaştıracak ve kuantum potansiyellerini hata zorlayıcı yollardan ziyade yararlı yollarla dolaştıracaktır.

Öneri hala tamamen teorik olsa da ekip, mutlak sıcaklığa yakın sıcaklıklara soğutulan ve bir lazer darbesiyle yönlendirilen potasyum iyonu kümelerinin fiziğinin nasıl bir kübit “orkestrasını” sağlayabileceğini gösterdi.

Fikri pratik, büyük ölçekli bir kuantum bilgisayara dönüştürmek, eğer işe yararsa, yıllarca süren inovasyon ve deneyler gerektirecektir.

Ancak artık en azından bazı zaman kristali türlerinin var olduğunu ve pratik amaçlar için kullanılabileceğini bildiğimize göre, bulut taşımanın zorluğu sonuçta sadece hayali bir çaba olmayabilir.

Bu çalışma ön inceleme sunucusunda mevcuttur arXiv.