Dve dimenzie času? Nové skupenstvo hmoty má vlastnosti, aké sme ešte nevideli
Nová štúdia by mohla byť prelomom v kvantových počítačoch.
Fyzici objavili nové skupenstvo hmoty, ktoré svojimi vlastnosťami vyráža dych. Ukazuje sa, že v novom skupenstve má hmota dve dimenzie času, hoci stále existuje len jeden čas plynúci tak, ako ho poznáme, vysvetľuje portál Simons Foundation.
Hoci objav neprekopáva chápanie našej reality, ponúka výhodu, ktorú vedci dlho hľadali. Využitím v kvantovom počítači by bola informácia v objavenom skupenstve lepšie chránená pred rôznymi chybami. Zároveň dokáže informácia existovať oveľa dlhšie, čo je jeden z dôležitých krokov k vytvoreniu funkčného kvantového počítača.
„Druhá dimenzia času je úplne iný spôsob ako premýšľať o skupenstvách hmoty. Na teórii som pracoval viac ako päť rokov a vidieť, ako sa premieňa na skutočnosť je naozaj fascinujúce,“ vysvetľuje vedúci práce, Philipp Dumitrescu.
Nové skupenstvo hmoty vedci vytvorili sekvenciou laserových pulzov, inšpirovanou Fibonacciho číslami. Lasery osvietili atómy v kvantovom počítači. Atómy v počítači boli iónmi prvku s názvom ytterbium. V počítači sa ich nachádzalo 10 a každý bol individuálne manipulovaný elektrickými poľami. Laserové pulzy slúžili na meranie alebo manipuláciu atómov.
Prelom v kvantových počítačoch
Atóm slúžil vedcom ako qubit alebo inak povedané kvantový bit. Tradičné počítače majú bity, ktoré môžu mať hodnotu buď nula alebo jedna. Kvantové bity však ale môžu mať buď jedno z toho, kombináciu, alebo aj oboje naraz. Táto zvláštna vlastnosť kvantového sveta so sebou nesie prísľub oveľa väčšieho výkonu, než majú tradičné počítače.
Problémom je, že kvantové bity strácajú svoje vlastnosti interakciou s prostredím, hoci aj nevedomou. Vedci preto premýšľali, ako urobiť qubity o niečo robustnejšie. Jedným zo spôsobov bolo využiť symetriu. Autor štúdie rozmýšľal o vytvorení časovej symetrie tak, že atómy osvecoval rytmickými laserovými pulzami. Vedci však hľadali niečo podobnejšie kvázikryštálu, teda štruktúre, ktorá je usporiadaná, no neopakuje sa.
Neprehliadnite
Táto metóda by teoreticky mala viesť k vytvoreniu dvoch časových symetrií namiesto jednej. Inými slovami povedané, systém by dostal „bonus“ dodatočnej, no neexistujúcej, dimenzie času. Hoci teória bola sľubná, nikto nevedel, či dokáže ustáť aj v reálnom svetle.
V rámci experimentu s 10 iónmi ytterbia vedci dokázali udržať ióny v kvantovom stave po dobu 5.5 sekúnd vďaka ochrane, ktorú poskytovala dodatočná časová dimenzia. Vedci vysvetľujú, že ide o zvláštny a pomerne komplikovaný proces, pri ktorom sa navzájom vyrušia všetky chyby, ktoré sa nachádzajú na hranici medzi normálnym a kvantovým stavom. Vďaka tomu môže systém vykazovať kvantové vlastnosti oveľa dlhšie.
Nové skupenstvo hmoty by mohlo v budúcnosti slúžiť ako úložisko pre kvantové informácie. Výskumníci ale stále musia nájsť spôsob, ako to funkčne prepojiť s výpočtovou stranou kvantových počítačov. Na tomto probléme však vedecký tím usilovne pracuje.
Komentáre