Kvantni računar stvara novu fazu materije uz pomoć Fibonačijeve sekvence
Tim fizičara kaže da su uspeli da stvore novu fazu materije ispaljivanjem laserskih impulsa koji čitaju Fibonačijev niz kvantnom računaru u Koloradu.
Eksperiment koji je uključivao Fibonačijev obrazac laserskih impulsa očigledno je doveo do novog stanja materije
Faza materije se oslanja na neobičnost Fibonačijevog niza da ostane u kvantnom stanju duže. Kao što obična materija može biti u čvrstoj, tečnoj, gasovitoj ili pregrejanoj plazmičkoj fazi (ili stanju), kvantni materijali takođe imaju faze. Faza se odnosi na to kako je materija strukturisana na atomskom nivou – raspored njenih atoma ili njenih elektrona, na primer. Pre nekoliko godina, fizičari su otkrili kvantnu superčvrstu materiju, a prošle godine tim je potvrdio postojanje kvantnih spin tečnosti, dugo pretpostavljane faze kvantne materije, u simulatoru.
Kvantni bitovi, ili kubiti, su kao obični kompjuterski bitovi po tome što njihove vrednosti mogu biti 0 ili 1, ali takođe mogu biti 0 ili 1 istovremeno, stanje dvosmislenosti koje omogućava računarima da razmotre mnoga moguća rešenja problema mnogo brže od običan računar. Kvantni računari bi na kraju trebalo da budu u stanju da reše probleme koje klasični računari ne mogu. Kubiti su često atomi; u nedavnom slučaju, istraživači su koristili 10 jona iterbijuma, koji su kontrolisani električnim poljima i kojima se manipulisalo korišćenjem laserskih impulsa. Kada se stanja više kubita mogu opisati u odnosu jedno na drugo, kubiti se smatraju zapletenim. Kvantna zapetljanost je delikatan dogovor između više kubita u sistemu, a sporazum se rastvara u trenutku kada je bilo koja od vrednosti tih bitova sigurna. U tom trenutku, sistem se dekoheruje, a kvantna operacija se raspada. Veliki izazov kvantnog računarstva je održavanje kvantnog stanja kubita. Najmanje fluktuacije u temperaturi, vibracijama ili elektromagnetnim poljima mogu uzrokovati dekoheriranje superosetljivih kubita i raspad njihovih proračuna.
Budući da što duže kubiti ostaju kvantni, više možete da uradite, cilj je da kvantna stanja računara opstanu što je duže moguće. U nedavnom istraživanju, periodično pulsiranje lasera na 10 iterbijum kubita ih je držalo u kvantnom stanju – što znači upletene – 1,5 sekunde. Ali kada su istraživači pulsirali laserima u obrascu Fibonačijevog niza, otkrili su da su kubiti na ivici sistema ostali u kvantnom stanju oko 5,5 sekundi, čitavom dužinom eksperimenta (kubiti su mogli da ostanu u kvantnom stanju duže, ali je tim završio eksperiment na 5,5 sekundi). Možete zamisliti laserske impulse Fibonačijeve sekvence kao dve frekvencije koje se nikada ne preklapaju. To čini impulse kvazikristalom: obrazac koji ima red, ali nema periodičnost.
Fibonačijev niz je numerički obrazac u kome je svaki broj zbir prethodna dva broja (dakle 1, 1, 2, 3, 5, 8, 13 itd.). Njegova istorija seže više od 2.000 godina i povezana je sa takozvanim zlatnim presekom. Sada, jedinstvena serija može imati kvantne implikacije. „Ispostavilo se da ako konstruišete laserske impulse na ispravan način, vaš kvantni sistem može imati simetrije koje potiču iz vremenske translacije“, rekao je Philipp Dumitrescu, vodeći autor rada i kvantni fizičar koji je vodio rad dok je bio na Institutu Flatiron. Simetrija vremenske translacije znači da će eksperiment dati isti rezultat, bez obzira da li se odvija danas, sutra ili za 100 godina. „Ono što smo shvatili je da korišćenjem kvaziperiodičnih nizova zasnovanih na Fibonačijevom obrascu, možete da navedete da se sistem ponaša kao da postoje dva različita pravca vremena“, dodao je Dumitrescu.
Snimanje kubita laserskim impulsima sa periodičnim (jednostavnim A-B-A-B) uzorkom nije produžilo kvantno stanje sistema. Ali pulsirajući laser u Fibonačijevom nizu (A-AB-ABA-ABAAB, i tako dalje), istraživači su dali kubitima neponavljajući ili kvaziperiodični obrazac. Slično je kvazikristalima sa nuklearnog poligona Trinity, ali umesto da bude trodimenzionalni kvazikristal, fizičari su napravili kvazikristal u vremenu. U oba slučaja, simetrije koje postoje na višim dimenzijama mogu se projektovati u nižoj dimenziji. „Sa ovim kvaziperiodičnom sekvencom, postoji komplikovana evolucija koja poništava sve greške koje žive na ivici“, rekao je Dumitrescu u saopštenju Simons fondacije. Kada kaže, na ivici, misli na kubite koji su najudaljeniji od centra njihove konfiguracije u bilo kom trenutku. “Zbog toga, ivica ostaje kvantno-mehanički koherentna mnogo, mnogo duže nego što biste očekivali.” Laserski impulsi Fibonačijevog uzorka učinili su rubne kubite robusnijim. Robusniji, dugovečniji kvantni sistemi su vitalna potreba za budućnost kvantnog računarstva.
Izvor: Gizmodo
