Naukowcy po raz pierwszy przekształcili procesor kwantowy w stan materii znany jako kryształ czasu, który zdaje się łamać prawa fizyki. To przełomowe osiągnięcie może być krokiem w kierunku uczynienia komputerów kwantowych bardziej praktycznymi i odpornymi na błędy.

Komputery kwantowe obiecują rewolucję w algorytmach, pozwalając na szybsze i bardziej efektywne badania w takich dziedzinach jak fizyka cząstek, farmakologia czy meteorologia. Jednak wraz ze wzrostem skali technologii rośnie ryzyko błędów, które utrudniają jej działanie.

Zespół fizyków z Chin i USA postanowił sprawdzić, czy komputer kwantowy może działać jak kryształ czasu, co mogłoby zmniejszyć podatność na błędy. Kryształy czasu to grupy cząstek, które wykazują powtarzalne wzory, ale w czasie, a nie w przestrzeni, jak klasyczne kryształy. Te niezwykłe struktury poruszają się rytmicznie, nawet w najniższym stanie energetycznym, bez konieczności zewnętrznego „napędu”.

Koncepcję kryształów czasu zaproponował w 2012 roku fizyk Frank Wilczek, a od tego czasu zademonstrowano kilka systemów o takich właściwościach. To otworzyło nowe możliwości dla inżynierów i badaczy, którzy poszukują rozwiązań problemów związanych z dokładnością obliczeń kwantowych.

Tradycyjne komputery opierają się na logice binarnej, używając 0 i 1. W komputerach kwantowych używa się kubitów, które dzięki swojej kwantowej naturze mogą jednocześnie przyjmować wiele stanów. Jednak te kubity są podatne na zakłócenia z otoczenia, co powoduje błędy. Rozwiązaniem może być zastosowanie topologicznych kryształów czasu.

Topologiczne kryształy czasu mają tę zaletę, że ich oscylacje rozprzestrzeniają się na cały system, dzięki czemu są mniej podatne na lokalne zakłócenia. Zespół naukowców zaprogramował komputer kwantowy, aby wykazywał zachowanie charakterystyczne dla takich kryształów czasu. Eksperyment potwierdził, że system może działać stabilnie, nawet przy symulowanych zakłóceniach środowiskowych.

To osiągnięcie jest dowodem na potencjał kryształów czasu w technologii kwantowej. Dzięki nim komputery kwantowe mogą stać się bardziej niezawodne i otworzyć nowe możliwości badawcze w dziedzinie ruchu nie-równowagowego. Przekształcenie tej teorii w praktykę może być kluczowym krokiem w rozwoju przyszłych technologii.

Źródło: Science Alert