144 кубита, два измерения и ритм вместо структуры. IBM собрала самый сложный временной кристалл в истории
NewsMakerУченые собрали структуру, которая тикает сама по себе, нарушая привычные законы.
Исследователи сделали большой шаг в изучении временных кристаллов, редких квантовых объектов с хрупкими и необычными свойствами. Команда смогла создать один из самых крупных и сложных примеров такого типа за все время наблюдений. Речь идет не о теоретической схеме и не о компьютерной симуляции, а о реальной физической системе, собранной на базе квантового процессора IBM.
До недавнего времени такие структуры удавалось изучать только в самых простых вариантах. Обычно это были одномерные формы, напоминающие цепочки атомов, где взаимодействие происходило лишь вдоль одной линии. Более сложные многомерные конфигурации существовали только в расчетах. Их поведение было слишком сложным для классических компьютеров, которые не способны точно воспроизводить подобные квантовые процессы.
Прорыв стал возможен благодаря чипу IBM Quantum Heron. На нем физики из Basque Quantum, Национального института стандартов и технологий США (NIST) и IBM собрали двумерный временной кристалл из 144 кубитов. В этой работе кубиты выступали не как элементы вычислительной логики, а как строительные компоненты самой структуры. В итоге получилась физическая система, а не ее математическая абстракция.
Чтобы понять значение результата, важно разобраться, что вообще такое временные кристаллы. Обычные кристаллы, вроде соли, алмаза или снежинок, устроены так, что их частицы образуют устойчивый узор в пространстве. Эта структура остается неизменной сама по себе и не требует постоянной подпитки энергией. Временные кристаллы работают по другому принципу. У них нет фиксированного пространственного узора, зато появляется регулярность во времени. Квантовая система начинает вести себя как «часы»: одни и те же процессы повторяются с заданным ритмом. Частицы не замирают в структуре, а входят в устойчивый цикл изменений, который сохраняется даже при постоянной подаче энергии. Именно эта периодичность во времени и делает такие системы принципиально отличными от привычных форм.
Исследователи сделали большой шаг в изучении временных кристаллов, редких квантовых объектов с хрупкими и необычными свойствами. Команда смогла создать один из самых крупных и сложных примеров такого типа за все время наблюдений. Речь идет не о теоретической схеме и не о компьютерной симуляции, а о реальной физической системе, собранной на базе квантового процессора IBM.
До недавнего времени такие структуры удавалось изучать только в самых простых вариантах. Обычно это были одномерные формы, напоминающие цепочки атомов, где взаимодействие происходило лишь вдоль одной линии. Более сложные многомерные конфигурации существовали только в расчетах. Их поведение было слишком сложным для классических компьютеров, которые не способны точно воспроизводить подобные квантовые процессы.
Прорыв стал возможен благодаря чипу IBM Quantum Heron. На нем физики из Basque Quantum, Национального института стандартов и технологий США (NIST) и IBM собрали двумерный временной кристалл из 144 кубитов. В этой работе кубиты выступали не как элементы вычислительной логики, а как строительные компоненты самой структуры. В итоге получилась физическая система, а не ее математическая абстракция.
Чтобы понять значение результата, важно разобраться, что вообще такое временные кристаллы. Обычные кристаллы, вроде соли, алмаза или снежинок, устроены так, что их частицы образуют устойчивый узор в пространстве. Эта структура остается неизменной сама по себе и не требует постоянной подпитки энергией. Временные кристаллы работают по другому принципу. У них нет фиксированного пространственного узора, зато появляется регулярность во времени. Квантовая система начинает вести себя как «часы»: одни и те же процессы повторяются с заданным ритмом. Частицы не замирают в структуре, а входят в устойчивый цикл изменений, который сохраняется даже при постоянной подаче энергии. Именно эта периодичность во времени и делает такие системы принципиально отличными от привычных форм.