Временски кристали могу отворити врата радикално новој будућности квантних рачунара: СциенцеАлерт

Пут до квантне надмоћи је компликован изазовом из бајке – како подићи облак а да му не промените облик?

Потенцијално решење изгледа исто тако маштовито као и проблем. Можете усмерити облак да игра док путује, у ритму јединствене супстанце познате као временски кристал.

Крзисзтоф Гергел и Крзисзтоф Сасха са Јагелонског универзитета у Пољској и Петер Ханнафорд са Технолошког универзитета Свинбурн у Аустралији сугеришу да би нова врста „временског“ кола могла бити дорасла задатку очувања расплинутих стања кубита док пролазе кроз олује квантна логика.

За разлику од описа објеката који имају јасно дефинисане положаје и кретања, квантна перспектива исте честице описује карактеристике као што су њен положај, замах и окретање као замућење могућности.

Овај „облак“ могућности најбоље се разуме када је изолован. Једном када честица ступи у интеракцију са својим окружењем, ширење њених вероватноћа се мења, као што су шансе да тркач победи у трци на 100 метара на Олимпијским играма, све док на крају не посматрамо само један исход.

Баш као што класични рачунар може да користи бинарна стања честица као прекидаче „укључено-искључено“ у логичким капијама, квантни рачунари би теоретски могли да искористе ширење несигурности у честици да брзо реше сопствене врсте алгоритама, од којих би многи били непрактични. или чак немогуће решити на старински начин.

Изазов је задржати тај квантни облак потенцијала – који се назива кубитима – кохерентним што је дуже могуће. Са сваким ударцем, сваким електромагнетним поветарцем, долази до повећаног ризика од грешака у броју.

Практичним квантним рачунарима су потребне стотине, ако не и хиљаде кубита да би остали нетакнути током дугог периода, што комплетан систем чини огромним изазовом.

Истраживачи су тражили различите начине да учине квантно рачунарство моћнијим, било закључавањем појединачних кубита да би их заштитили од декохеренције, или изградњом сигурносних мрежа око њих.

Физичари Гергел, Саша и Ханафорд су сада описали нови приступ који претвара квантне рачунаре у кубит симфонију вођену штапићем веома чудног типа диригента.

Временски кристали су материјали који се временом трансформишу у понављајуће обрасце. Ови системи који „откуцавају” су теоретизовани пре више од једне деценије, а њихове верзије су од тада развијене коришћењем нежног притиска ласера ​​и екстремно хладних кластера атома, где рафали светлости шаљу честице у периодичне флуктуације које пркосе ласерском времену.

У папиру Доступан на серверу за претпреглед арКсив, трио физичара предлаже коришћење јединствене периодичности временског кристала као основе за нови тип кола „временске електронике“. Ова периодичност се користи за усмеравање микроталасних пећница на велики број кубита оптерећених информацијама и може помоћи у смањењу случајних судара одговорних за многе грешке.

Такав временски круг кубита који се константно померају би олакшао усмеравање скоро сваке компјутерске честице на другу путању, заплетајући њихов квантни потенцијал на корисне начине, а не на начине који изазивају грешке.

Иако је предлог још увек чисто теоретски, тим је показао како физика кластера калијумових јона охлађених до скоро апсолутних температура и усмерених ласерским импулсом може да обезбеди „оркестар“ кубита.

Превођење идеје у практичан квантни рачунар великих размера захтеваће године иновација и експериментисања, ако уопште функционише.

Али сада када знамо да барем неке врсте временских кристала постоје и да се могу користити у практичне сврхе, изазов ношења облака можда ипак није тако фенси задатак.

Ова студија је доступна на серверу за преглед арКсив.