Кристаллы времени, созданные в квантовом процессоре Google

Кристаллы времени звучат так, как будто персонаж видеоигры пытается собрать, но эта причудливая фаза материи очень реальна - и теперь один из них был создан в квантовом процессоре Google, Sycamore.

Обычные кристаллы характеризуются высокоупорядоченной структурой атомов в повторяющемся узоре. Итак, если эти атомы повторяются в пространстве, могут ли существовать другие кристаллы с узором, повторяющимся во времени? И как это могло бы выглядеть? В 2012 году лауреат Нобелевской премии Франк Вильчек предположил, что эти так называемые временные кристаллы могут существовать, и к 2016 году они были экспериментально созданы в лаборатории. Более поздние исследования обнаружили их в детском наборе для выращивания кристаллов и наблюдали, как они взаимодействуют друг с другом.

 Кристаллы времени 

В кристалле времени атомы демонстрируют движение по схеме, которая периодически повторяется - так, например, их вращения колеблются вверх и вниз в предсказуемом тикающем движении. Но что странно, так это то, что этот ритм не соответствует частоте силы, которая его запустила, и в идеальной системе атомы будут продолжать тикать бесконечно без каких-либо дополнительных действий.

Подписывайтесь на наш youtube канал!

Обычная аналогия - самая странная в мире миска с желатином. Обычно, если вы нажимаете на материал, вы ожидаете, что он будет покачиваться в течение нескольких секунд, а затем остановится, пока вы не нажмете его снова. Чего вы не ожидаете, так это того, что он проведет вечность, попеременно покачиваясь и не покачиваясь, всего после двух нажатий - но именно это и делает кристалл времени.

Это может показаться парадоксом, который слишком близок к вечному двигателю, но кристаллы времени технически не нарушают законы термодинамики. Энергия сохраняется в системе в целом, а энтропия (мера беспорядка) не уменьшается, а остается постоянной.

Теперь исследователи продемонстрировали кристалл времени в квантовом процессоре Google Sycamore. Команда обработала решетку из 20 кубитов - квантовых битов информации - с помощью лазера, чтобы запустить «тиканье». Тогда кубиты будут переворачивать свои спины только один раз на каждые два лазерных импульса, нарушая симметрию переноса времени и создавая кристалл времени. Важно отметить, что, по словам исследователей, это был первый кристалл, демонстрирующий «локализацию множества тел», феномен, который сохраняет их стабильность.

В этом конкретном эксперименте ученые смогли наблюдать систему только в течение нескольких сотен циклов, но они говорят, что смогли подтвердить долгосрочную стабильность временных кристаллов, используя моделирование, проводимое самим квантовым компьютером.

«Нам удалось использовать универсальность квантового компьютера, чтобы помочь нам проанализировать его собственные ограничения», - говорит Родерих Месснер, соавтор исследования. «По сути, он сказал нам, как исправить свои собственные ошибки, чтобы можно было установить отпечаток идеального временнекристаллического поведения на основе наблюдений за конечное время». опубликовано econet.ru по материалам newatlas.com

Лучшие публикации в Telegram-канале Econet.ru. Подписывайтесь!

P.S. И помните, всего лишь изменяя свое потребление - мы вместе изменяем мир! © econet