Физики собрали «вечные часы» внутри квантового компьютера. Рассказываем о странном открытии IBM
NewsMakerКвантовая система держит устойчивый цикл даже при постоянной подпитке энергией.
Представьте материал, который «пульсирует» сам по себе, не в пространстве, как обычный кристалл, а во времени. Его частицы снова и снова возвращаются к одному и тому же ритму, будто встроенные часы. Звучит как фантастика, но именно такие «кристаллы времени» уже несколько лет обсуждают физики, и теперь у них появился один из самых крупных и сложных примеров, который удалось не просто посчитать на бумаге, а реально собрать и измерить.
Команда исследователей из Basque Quantum (BasQ), Национального института стандартов и технологий США (NIST) и IBM сделала это на квантовом процессоре IBM Quantum Heron . Раньше кристаллы времени удавалось изучать в очень простых вариантах, обычно как одномерные цепочки частиц. Теперь речь идет о системе на 144 кубитах, причем в двух измерениях. Это важный шаг, потому что «плоская» структура сразу делает взаимодействия намного богаче: появляется динамика, которую в линейной цепочке просто не увидеть.
Обычные кристаллы знакомы всем. В них частицы выстраиваются в повторяющийся рисунок, который сопротивляется деформации. Снежинки, алмазы, поваренная соль, все это примеры структурной упорядоченности в пространстве. И главное: такие кристаллы живут в тепловом равновесии, им не нужно постоянно «подпитывать» порядок энергией, чтобы не развалиться.
Кристаллы времени устроены иначе. Их повторяемость проявляется не в расположении частиц, а в поведении во времени, и существовать они могут только вне равновесия. Если периодически «подталкивать» квантовую систему энергией, некоторые ее параметры способны зафиксироваться в устойчивом ритме. Например, спины могут переворачиваться с четкой регулярностью, как маятник. При этом система удивительным образом сохраняет «следы» исходного квантового состояния даже тогда, когда энергия продолжает проходить сквозь нее.
Представьте материал, который «пульсирует» сам по себе, не в пространстве, как обычный кристалл, а во времени. Его частицы снова и снова возвращаются к одному и тому же ритму, будто встроенные часы. Звучит как фантастика, но именно такие «кристаллы времени» уже несколько лет обсуждают физики, и теперь у них появился один из самых крупных и сложных примеров, который удалось не просто посчитать на бумаге, а реально собрать и измерить.
Команда исследователей из Basque Quantum (BasQ), Национального института стандартов и технологий США (NIST) и IBM сделала это на квантовом процессоре IBM Quantum Heron . Раньше кристаллы времени удавалось изучать в очень простых вариантах, обычно как одномерные цепочки частиц. Теперь речь идет о системе на 144 кубитах, причем в двух измерениях. Это важный шаг, потому что «плоская» структура сразу делает взаимодействия намного богаче: появляется динамика, которую в линейной цепочке просто не увидеть.
Обычные кристаллы знакомы всем. В них частицы выстраиваются в повторяющийся рисунок, который сопротивляется деформации. Снежинки, алмазы, поваренная соль, все это примеры структурной упорядоченности в пространстве. И главное: такие кристаллы живут в тепловом равновесии, им не нужно постоянно «подпитывать» порядок энергией, чтобы не развалиться.
Кристаллы времени устроены иначе. Их повторяемость проявляется не в расположении частиц, а в поведении во времени, и существовать они могут только вне равновесия. Если периодически «подталкивать» квантовую систему энергией, некоторые ее параметры способны зафиксироваться в устойчивом ритме. Например, спины могут переворачиваться с четкой регулярностью, как маятник. При этом система удивительным образом сохраняет «следы» исходного квантового состояния даже тогда, когда энергия продолжает проходить сквозь нее.