» » » Физики создали самый большой в истории кристалл времени

Физики создали самый большой в истории кристалл времени

Физики из Австралии запрограммировали квантовый компьютер создать — или, по крайней мере, смоделировать — кристалл времени рекордного размера — систему квантовых частиц, которая замыкается на вечный цикл во времени. Об этом пишет Хайтек.

Новый кристалл времени состоит из 57 квантовых частиц, что более чем в два раза превышает размер кристалла времени из 20 частиц, смоделированного в прошлом году учеными из Google. По словам Четана Наяка, физик по конденсированным средам в Microsoft, он настолько велик, что ни один обычный компьютер не может его смоделировать. Наяк подчеркнул, что это выдающееся достижение.

Работа показывает способность квантовых компьютеров моделировать сложные системы, которые в противном случае могли бы существовать только в теориях физиков.

Идея кристалла времени возникла 10 лет назад, когда Франк Вильчек, лауреат Нобелевской премии по физике-теоретике из Массачусетского технологического института, размышлял о поразительном пространственном расположении атомов в обычном кристалле. Узор явно не определяется уравнениями для сил между атомами, которые, казалось бы, позволяют любому атому находиться где угодно с равной вероятностью. Скорее всего, он возникает спонтанно, если атомы достаточно охлаждаются. Как только несколько атомов прижимаются друг к другу, положение следующего становится предсказуемым, и возникает закономерность, которая только подразумевается в силах.

Вильчек задавался вопросом, может ли произойти что-то подобное со временем. Он представил себе систему квантовых частиц, взаимодействующих через силы, которые не изменяются во времени, которым каким-то образом удается выполнять некоторую циклическую эволюцию даже в самом низком энергетическом состоянии. Это оказалось невозможным. Однако в 2016 году две разные группы ученых вновь обратились к этому предположению, рассмотрев систему, неоднократно подвергавшуюся воздействию какого-либо внешнего стимула. Они обнаружили, что при правильных условиях она может зафиксироваться в схеме изменений с течением времени, которая повторяется с другой, более низкой частотой, чем стимул. Эта более низкая частотная характеристика является типичной чертой кристалла времени.

Система состоит из цепочки крошечных квантово-механических магнитов, которые могут указывать вверх, вниз или, учитывая странные правила квантовой механики, в обе стороны одновременно. В цепочке соседние магниты имеют тенденцию ориентироваться в противоположных направлениях, чтобы снизить свою энергию, в то время как случайно выбранное локальное магнитное поле заставляет каждый магнит склоняться больше в ту или иную сторону. Постоянный поток магнитных импульсов также периодически переворачивает магниты вверх вниз и наоборот. Идея состоит в том, что при правильных условиях любая конфигурация магнитов будет переворачиваться снова и снова, один раз на каждые два импульса. Экспериментаторы продемонстрировали этот процесс в самых разных системах: от электронов в алмазе до ионов, пойманных в ловушку, до квантовых битов или кубитов в квантовом компьютере.

Филипп Фрей и Стефан Рэйчел, теоретики из Мельбурнского университета, предположили гораздо более масштабную демонстрацию кубитов. Они выполнили моделирование удаленно, используя квантовые компьютеры, созданные и управляемые IBM в Соединенных Штатах. Кубиты, которые могут быть установлены на 0 и 1 или 1 и 0 одновременно, можно запрограммировать так, чтобы они взаимодействовали как магниты. Исследователи обнаружили, что при определенных настройках их взаимодействия любая начальная настройка 57 кубитов, например 01101101110… —остается стабильной, возвращаясь в исходное состояние каждые два импульса.

«На первый взгляд, это наблюдение может показаться немного ошеломляющим. В конце концов, если бы магниты не взаимодействовали, каждый импульс переворачивал бы их на 180°, создавая именно такую ​​получастотную характеристику. Однако то, что делает систему кристаллом времени, — это то, как взаимодействия между магнитами стабилизируют структуру», — объяснил Доминик Элс, теоретик конденсированного состояния из Гарвардского университета.

По его словам, это делает систему невосприимчивой к импульсам, которые недостаточно длинны, чтобы полностью перевернуть спины.

«На самом деле это фаза материи, стабилизированная многими взаимодействиями тел», — отметил Элс.

Стефан Райчел отметил, что просто увеличить силу взаимодействия магнитов недостаточно: взаимодействия также должны случайным образом варьироваться от одной пары соседей к другой.

«Если все магниты взаимодействуют с одинаковой силой, то, если один магнит выйдет из строя, это может привести к тому, что другие в цепочке тоже перевернутся неправильно. Случайность на самом деле предотвращает распространение таких ошибок и стабилизирует кристалл времени», — рассказал Рэйчел.

В то время как более 100 исследователей работали над симуляцией Google, Фрей и Рэйчел работали в одиночку.

«Там были только я, мой аспирант и ноутбук», — отметил Рэйчел.

По его словам, работа на проектом заняла около 6 месяцев.



ДРУГИЕ НОВОСТИ

Комментарии

Информация
Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии к данной публикации.
САМОЕ ЧИТАЕМОЕ / КОММЕНТИРУЕМОЕ
  1. Microsoft добавила функцию изображений в Excel
  2. BMW начала выпускать блоки топливных элементов для водородных X5
  3. В художественном конкурсе в США победила картина, сгенерированная ИИ
  4. Умер Михаил Горбачев
  5. Ребенок обожает компьютер, как его направить в правильное русло – советы экспертов
  6. Nissan отправит в отставку американский Qashqai
  7. Volkswagen представил новый Polo Sedan
  8. Электрический родстер Polestar 6 раскупили за неделю
  9. Dodge выпустит лимитированный Charger Super Bee с шинами для дрэг-рейсинга
  10. Водительские «права» в Беларуси будут выдавать по новым правилам
Как работать на себя с 2023 года? Вот что рассказали в МНС
Как работать на себя с 2023 года? Вот что рассказали в МНС
В Министерстве по налогам и сборам сообщили, что сейчас готовится проект постановления правительства и там будет определен Читать далее
Что изменится для белорусов в июле
Что изменится для белорусов в июле
Традиционно в середине июля белорусам предстоит пережить множество нововведений, изменений и дополнений. Читать далее
Все новости
Галерея