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

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

Potansiyel çözüm, sorunun kendisi kadar hayal ürünü görünüyor. Bulutu hareket ettikçe, Zaman Kristali olarak bilinen eşsiz bir maddenin ritmine göre dans etmesi için yönlendirebilirsiniz.

Polonya’daki Jagiellonian Üniversitesi’nden Krzysztof Gergel ve Krzysztof Sasha ile Avustralya’daki Swinburne Teknoloji Üniversitesi’nden Peter Hannaford, yeni tür bir “zaman” devresinin, fırtınalardan geçerken kübitlerin bulanık durumlarını koruma görevine uygun olabileceğini öne sürüyorlar. 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 “bulutunun” izole edilmesi en iyi şekilde anlaşılır. Bir parçacık çevresiyle etkileşime girdiğinde olasılıklarının dağılımı değişir; tıpkı Olimpiyat Oyunlarında bir koşucunun 100 metre yarışını kazanma ihtimali gibi, sonunda sadece tek bir sonucu gözlemleriz.

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 bu kuantum olasılıklar bulutunu mümkün olduğu kadar uzun süre bir arada tutmaktır. Her darbeyle, her elektromanyetik esintiyle birlikte, hesaplama hataları yapma riski de artıyor.

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.

Şimdi ise fizikçiler Gergel, Sasha ve Hannaford, kuantum bilgisayarlarını çok tuhaf türde bir iletkenin sopasıyla yönlendirilen bir kübit senfonisine dönüştüren yeni bir yaklaşım tanımladılar.

Zaman kristalleri zaman içinde tekrarlanan desenlere dönüşen malzemelerdir. Bu “işleyen” sistemler on yıldan fazla bir süre önce teorize edilmişti ve o zamandan beri bunların versiyonları, lazerin hafif itişi ve ışık patlamalarının parçacıkları lazer zamanlamasına meydan okuyan periyodik dalgalanmalara gönderdiği aşırı soğuk atom kümeleri kullanılarak geliştirildi.

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 zaman devresi, bilgisayar parçacıklarından herhangi birinin başka bir yola yönlendirilmesini kolaylaştıracak ve kuantum potansiyellerini hata yapmaktan ziyade faydalı yollardan 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, tam ölçekli bir kuantum bilgisayara dönüştürmek, eğer fikir başarılı olursa, yıllarca süren yenilik ve deney 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 arksif.