Fizikçiler, zamanın iki boyutuyla maddenin tuhaf bir fazını yarattılar

Kuantum fiziği ve kuantum hesaplama dünyası, çoğu insanın kafasını toplaması zor. Konularla ilgili çok sayıda kitap okudum, ancak rapor etmek üzere olduğum araştırmalar başımı döndürüyor. Her nasılsa, bilim adamları iki boyutlu zamanla maddenin yeni bir evresini yarattılar.

Flatiron Enstitüsü'nün New York City'deki Hesaplamalı Kuantum Fiziği Merkezi'ndeki bilim adamları, maddenin daha önce hiç görülmemiş yeni bir evresini yarattılar . Bunun özelliği, atomların bizim tekil zaman akışımızda var olmalarına rağmen iki zaman boyutuna sahip olmalarıdır. Ekip , çalışmalarını 20 Temmuz'da Nature'da yayınladı .

Fizikçiler, bir kuantum bilgisayarında kullanılan atomlarda Fibonacci dizisine dayalı bir darbe ile bir lazer ateşleyerek maddenin bu garip fazını yarattılar. Bunun kuantum hesaplamada bir atılım olabileceğini iddia ediyorlar çünkü depolanan bilgileri mevcut kuantum depolama yöntemlerinde meydana gelen hatalardan koruyabilir. Veri bozulması yine de gerçekleşir, ancak çok daha yavaş bir oranda.

Gazetenin baş yazarı Philipp Dumitrescu, beş yıldan fazla bir süredir bilimin arkasındaki teori üzerinde çalıştığını, ancak pratik deneylerde ilk kez "gerçekleştirildiğini" söyledi.

Dumitrescu Phys.org'a verdiği demeçte, "[Bu dinamik topolojik aşama] maddenin aşamaları hakkında tamamen farklı bir düşünme biçimidir."

Araştırmacılar teorilerini, kuantum bilgisayarlarda ytterbium adı verilen bir elementin iyonlarını çarparak gerçekleştirdiler. İyonlara standart bir tekrarlama deseni (AB, AB, AB...) ile vurduklarında, ortaya çıkan kübitler 1.5 saniye boyunca kuantum olarak kaldı ve bunun inanılmaz bir gelişme olduğunu belirttiler.

Bununla birlikte, iyonları bir Fibonacci darbesiyle (A, AB, ABA, ABAAB, ABAABABA...) patlattıklarında, kübitler şaşırtıcı bir şekilde 5,5 saniye boyunca bir süper durumda kaldılar. Bir kübitin ortalama ömrünün yaklaşık 500 nanosaniye (saniyenin 0,00000005'i) olduğu düşünüldüğünde, sonuçlar dikkat çekicidir. Bu kısa ömür, bir kübitin gözlemlendiğinde veya ölçüldüğünde üst durumunu (hem 1 hem de 0 olarak aynı anda var olduğu) terk etmesinden kaynaklanmaktadır. Diğer kübitlerle etkileşimler bile bu kuantumluğu yok etmek için yeterlidir.

Dumitrescu, "Bütün atomları sıkı kontrol altında tutsanız bile, çevreleriyle konuşarak, ısınarak veya şeylerle planlamadığınız şekillerde etkileşime girerek kuantumluklarını kaybedebilirler." Dedi. "Pratikte, deneysel cihazlar, sadece birkaç lazer darbesinden sonra tutarlılığı bozabilecek birçok hata kaynağına sahiptir."

Arkasındaki fizik, sıradan insanların kafalarını sarmaları oldukça zordur, ancak yukarıdaki Penrose döşeme deseninde gösterilmektedir. Tipik kristaller gibi, bu yarı kristalin kararlı bir kafesi vardır, ancak asla tekrar etmeyen bir yapıya sahiptir. Bu model, 5B kare kafesin 2B temsilidir.

Araştırmacılar benzer şekilde simetrik bir yapı oluşturmak istediler, ancak bunu uzayda inşa etmek yerine zamanda inşa ettiler. Fizikçiler, "zaman simetrisine" sahip daha yüksek boyutlu bir kübit oluşturmak için Fibonacci darbeli lazeri kullandılar. 4B alemimize "ezildiğinde", ortaya çıkan kübitin iki zaman boyutu vardır. Bu ekstra boyut, kübiti kuantum bozulmasından bir şekilde korur. Ancak, yalnızca 10 iterbiyum-iyon serisinin (birinci ve onuncu kübit) dış "kenarlarına" uygulanır.

Dumitrescu, "Bu yarı-periyodik diziyle, uçta yaşayan tüm hataları ortadan kaldıran karmaşık bir evrim var" dedi. "Bu nedenle, kenar beklediğinizden çok, çok daha uzun süre kuantum-mekanik olarak tutarlı kalır."

Fizikçiler, tekniğin çok daha sağlam kübitler yarattığını gösterseler de, önlerinde daha çok iş olduğunu kabul ediyorlar. Maddenin bu yeni aşaması, uzun vadeli kuantum bilgi depolaması ile sonuçlanabilir, ancak yalnızca bir şekilde onu bir kuantum bilgisayara entegre edebilirlerse.

Dumitrescu, "Bu doğrudan, cezbedici bir uygulamaya sahibiz, ancak bunu hesaplamalara dahil etmenin bir yolunu bulmamız gerekiyor." dedi. "Bu üzerinde çalıştığımız açık bir problem."