(Зображення: Мікко Раскінен/Університет Аалто.)
Нове дослідження показує, що кристали часу можуть допомогти створити квантові обчислення, що зберігають дані лічені хвилини, що є величезним покращенням порівняно з існуючими квантовими сховищами даних тривалістю в мілісекунди.
У новому дослідженні вчені провели експерименти щодо взаємодії кристалів часу з механічними хвилями. Хоча кристали часу вважаються надзвичайно крихкими, дослідники показали, що вони можуть з'єднати кристал часу з механічною поверхневою хвилею, не руйнуючи її.
«Це для мене найцікавіша частина», – розповів Live Science співавтор дослідження Єре Мякінен, науковий співробітник академії в Університеті Аалто у Фінляндії. «Справа в тому, що ви дійсно можете суттєво поєднати кристали часу з іншою системою та використовувати притаманну їм стійкість».
Вам може сподобатися
-
Крихітний кріогенний пристрій скорочує теплові викиди квантових комп'ютерів у 10 000 разів — і його можуть запустити у 2026 році
-
«Це значно зрушує часову шкалу вперед»: прорив у квантових обчисленнях може зменшити кількість надокучливих помилок до 100 разів
-
Зустрічайте «неглектони»: раніше недооцінені частинки, які можуть революціонізувати квантові обчислення
Дослідники описали свої висновки в дослідженні, опублікованому 16 жовтня в журналі Nature Communications.
Дослідження кристалів, що створюють хвилі в часі
Традиційні кристалічні структури мають регулярне розташування атомів або молекул у просторі, але кристали часу повертаються до певного стану після регулярних періодів часу. Це не те саме, що, наприклад, маятник, де частота коливань просто відображає частоту коливальної сили, спрямованої вниз, оскільки гравітаційне тяжіння конкурує зі зміною орієнтації натягу. У випадку кристала часу, хоча на практиці потрібен певний початковий стимул до дії, періодичність набувається спонтанно, без будь-яких дій, що рухають його на цій частоті.
З моменту їх першого пропонування у 2012 році повідомлялося про різні установки, що діють як кристали часу. Мякінен та його колеги базували свою теорію на квазічастинках, які називаються магнонами — колективних хвилях, що відповідають квантовій властивості, відомій як спін. Вони створили магнони в «надплинному гелії-3», гелії, де ядра мають два протони та лише один нейтрон, тому спіни частинок у ядрі не можуть компенсуватися.
Вони охолоджували гелій-3 до кріогенних температур, щоб динаміка атомів змусила їх ефективно притягуватися один до одного, хоча й слабо, і вони реорганізувалися в квазічастинки, відомі як куперівські пари. Як куперівські пари, ці квазічастинки обмежені лише одним доступним квантовим станом, що таким чином усуває в'язкість рідини.
Виявляється, що коливання надплинного гелію 3 туди-сюди механічною поверхневою хвилею має на нього цікавий ефект, який зводиться до впливу поверхні на спін та орбітальний кутовий момент куперівських пар, що є властивостями, що використовуються для характеристики надплинної рідини. Щоб уявити це, уявіть собі вплив стінки на можливі орбіти кулі, що обертається на кінці струни: у вільному просторі орбіталі кулі можуть приймати будь-яку орієнтацію в трьох вимірах, але якщо наблизитися до стінки, деякі з цих орбіталей більше неможливі.
Мякінен та його колеги визнали, що це впливатиме на період магнонного кристала часу. У своїх експериментах вони виявили, що кристал часу може пережити взаємодію до кількох хвилин. Це говорить про те, що можливо поєднати дані з квантових комп'ютерів з кристалом часу за допомогою подібної взаємодії для зберігання.
У квантових комп'ютерах кожен кубіт може перебувати в суперпозиції двох бінарних станів одночасно, що є основою для теоретично вищої обчислювальної потужності. Тому пам'ять у квантових комп'ютерах повинна зберігати дані, які зберігають цю невизначену якість стану кубіта.
Вам може сподобатися
-
Крихітний кріогенний пристрій скорочує теплові викиди квантових комп'ютерів у 10 000 разів — і його можуть запустити у 2026 році
-
«Це значно зрушує часову шкалу вперед»: прорив у квантових обчисленнях може зменшити кількість надокучливих помилок до 100 разів
-
Зустрічайте «неглектони»: раніше недооцінені частинки, які можуть революціонізувати квантові обчислення
Технології пам'яті в сучасних квантових комп'ютерах зазвичай використовують орієнтацію спіну для зберігання даних, але ці спінові стани легко порушуються збуреннями навколишнього середовища, такими як тепловий шум. Ці збурення підштовхують їх до одного з можливих станів, що означає втрату квантової природи даних, що зберігаються. Таким чином, спінова квантова пам'ять триває лише кілька мілісекунд.
На противагу цьому, магнони, створені Мякіненом та його колегами, проіснували кілька хвилин, навіть за умови збурення механічною поверхневою хвилею. Оскільки поверхнева хвиля залишає відбиток на частоті магнонного часового кристала, її можна використовувати для «запису» квантових даних, що зберігаються. Завдяки довшій квантовій пам'яті можна виконати більше квантових операцій обробки даних, перш ніж вони погіршаться, що дозволяє виконувати складніші завдання.
Аналогії з підручників
Після розгляду експериментальних даних команда також виявила кілька подібностей з оптомеханікою, де взаємодіють світло та механічні резонатори. Прикладом є ледь помітний вплив фотона на дзеркало, прикріплене до пружини, де пружина набуває або втрачає енергію, коли фотон відбивається від дзеркала.
Проведення паралелей між часовими кристалами та оптомеханікою може розкрити теорію з добре відомої галузі оптомеханіки, яку можна застосувати до часових кристалів, що піддаються впливу механічної хвилі, забезпечуючи фору в розумінні цих взаємодій.
ПОВ'ЯЗАНІ ІСТОРІЇ
— «Це, безумовно, найпотужніший квантовий комп’ютер на Землі»: Вчені представляють Helios, рекордну квантову систему
— Квантовий обчислювальний «детектор брехні» нарешті доводить, що ці машини на відстані вловлюють моторошну дію Ейнштейна, а не просто імітують її.
— Вчені побили квантовий рекорд, створивши мамонтову систему з 6000 кубітів, і вона працює за кімнатної температури
«Оптомеханіка — це така загальна тема в багатьох галузях фізики, тому її можна використовувати у величезній різноманітності різних систем», — сказав Мякінен.
Микола Желудєв, професор фізики та астрономії в Університеті Саутгемптона, який також вивчає кристали часу та оптомеханіку, але не брав участі в дослідженні, назвав дослідження «цікавим». «Воно відкриває напрямок досліджень у фізиці нерівноважних систем з потенційними наслідками для розвитку квантового зондування та квантового управління», – сказав він Live Science в електронному листі.
Мякінен сказав, що він прагне дослідити різні типи установок для механічного з'єднання з часовим кристалом, наприклад, за допомогою нанофабрикованого електромеханічного резонатора, який мав би набагато меншу масу, ніж надплинна поверхнева хвиля. «Очевидна ідея полягає в тому, щоб дійсно досягти квантової межі та подивитися, наскільки далеко ми можемо її розширити», – сказав він.
Анна Деммінг, автор Live Science
Анна Деммінг — позаштатна журналістка та редакторка з наукових питань. Вона має ступінь доктора філософії з фізики Королівського коледжу Лондона, зокрема, нанофотоніки та взаємодії світла з дуже малими тілами. Свою редакторську кар'єру вона розпочала у 2006 році, працюючи у видавництві Nature Publishing Group у Токіо. Відтоді вона працювала редактором у Physics World та New Scientist. Серед публікацій, в яких вона працювала позаштатно, є The Guardian, New Scientist, Chemistry World та Physics World, серед інших. Вона любить всю науку загалом, але особливо матеріалознавство та фізику, такі як квантова фізика та фізика конденсованих речовин.
Ви повинні підтвердити своє публічне ім'я, перш ніж коментувати
Будь ласка, вийдіть із системи, а потім увійдіть знову. Після цього вам буде запропоновано ввести своє ім'я для відображення.
Вийти Читати далі
Крихітний кріогенний пристрій скорочує теплові викиди квантових комп'ютерів у 10 000 разів — і його можуть запустити у 2026 році
«Це значно зрушує часову шкалу вперед»: прорив у квантових обчисленнях може зменшити кількість надокучливих помилок до 100 разів
Зустрічайте «неглектони»: раніше недооцінені частинки, які можуть революціонізувати квантові обчислення
Проривний алгоритм Google «Квантові відлуння» наближає нас до корисних квантових обчислень — він працює в 13 000 разів швидше, ніж на суперкомп'ютері.
Вчені представили перший у світі квантовий комп'ютер, побудований зі звичайних кремнієвих чіпів
Прорив в електроніці означає, що наші пристрої одного дня можуть перестати виділяти зайве тепло, кажуть вчені
Найновіше в галузі обчислювальної техніки
«Це, безперечно, найпотужніший квантовий комп'ютер на Землі»: Вчені представляють Helios, рекордну квантову систему
Китай вирішує «столітню проблему» за допомогою нового аналогового чіпа, який у 1000 разів швидший за високоякісні графічні процесори Nvidia
Вчені створили перший у світі комп'ютерний чіп, що працює на мікрохвильовій печі — він набагато швидший і споживає менше енергії, ніж звичайні процесори
Проривний алгоритм Google «Квантові відлуння» наближає нас до корисних квантових обчислень — він працює в 13 000 разів швидше, ніж на суперкомп'ютері.
Квантові обчислення «детектор брехні» нарешті доводять, що ці машини на відстані вловлюють моторошну дію Ейнштейна, а не просто імітують її.
Нове розумне кільце — це новий спосіб керування комп'ютером, який міцно прицілився до простої миші.
Останні новини
Астронавти, що «застрягли» на борту китайської космічної станції, готуються повернутися додому, але дата ще не оголошена.
Вчені виявили жахливий вибух від сусідньої зірки, який може розірвати атмосферу планети
Запуск історичної місії на Марс на борту ракети New Glenn компанії Blue Origin затримано через сонячну бурю.
Користь фізичних вправ для мозку походить з кровотоку — і вона може бути переданою, виявило дослідження на мишах
Підводний вулкан біля узбережжя Орегону, ймовірно, не вивергнеться до середини-кінця 2026 року
«Сильна» сонячна буря принесла полярні сяйва аж до Флориди на південь — і сьогодні ввечері їх буде більше
ОСТАННІ СТАТТІ
Підводний вулкан біля узбережжя Орегону, ймовірно, не вивергнеться до середини-кінця 2026 року.
Live Science є частиною Future US Inc, міжнародної медіагрупи та провідного цифрового видавництва. Відвідайте наш корпоративний сайт.
Додати як пріоритетне джерело в Google
- Про нас
- Зв'яжіться з експертами Future
- Умови та положення
- Політика конфіденційності
- Політика щодо файлів cookie
- Заява про доступність
- Рекламуйтеся у нас
- Веб-сповіщення
- Кар'єра
- Редакційні стандарти
- Як запропонувати нам історію
© Future US, Inc. Повний 7-й поверх, 130 West 42nd Street, Нью-Йорк, штат Нью-Йорк, 10036.
var dfp_config = { “site_platform”: “vanilla”, “keywords”: “тип-новини-щоденно,serversidehawk,відеоартикл,van-enable-adviser-
Sourse: www.livescience.com
