I fisici creano il cristallo temporale più grande fino ad oggi utilizzando i computer quantistici

I fisici hanno insegnato con successo a un computer quantistico in Australia a simulare un cristallo temporale di dimensioni record. La ricerca potrebbe aprire la strada a nuovi modi per archiviare le informazioni.

Un cristallo che continua a tornare al suo stato base in un ciclo

Di conseguenza Rivista di scienza I ricercatori sono riusciti a creare un cristallo del tempo composto da 57 particelle quantistiche. Si tratta di un aumento significativo rispetto al cristallo di 20 particelle che gli scienziati di Google hanno creato l’anno scorso. Secondo i ricercatori, il nuovo cristallo temporale è troppo grande per essere simulato da qualsiasi computer convenzionale.

Un cristallo temporale è un oggetto essenzialmente ipotetico che ha una struttura periodica nel suo spazio delle fasi che non esisterebbe altrimenti. Ciò significa che il tempo cristallino si ripete più e più volte. Di conseguenza, si può immaginare un cristallo come un sistema caduto in un ciclo eterno.

I ricercatori trasformano previsioni impossibili in realtà

Il termine è stato usato per la prima volta dieci anni fa, quando il vincitore del Premio Nobel Frank Wilczek del Massachusetts Institute of Technology (MIT) stava pensando alla struttura spaziale degli atomi in un normale cristallo. Si è chiesto una cosa fondamentale: come avviene questo schema?

Il modello negli atomi in realtà non segue ciò che dicono le equazioni sulle forze tra gli atomi. Molto dipende da quanto è bello. Quando alcuni atomi si avvicinano l’uno all’altro, diventa facile prevedere la posizione dell’atomo successivo. Questo accade anche se non è esplicitamente menzionato nelle equazioni.

La domanda ora è se queste considerazioni possono essere portate avanti nel futuro. Questo è il modo in cui immagini un sistema di particelle quantistiche che interagisce tramite forze che non cambiano nel tempo. Tuttavia, un tale sistema deve essere in grado di rilevare gli sviluppi periodici anche ai suoi livelli energetici più bassi. Tuttavia, l’esperimento mentale si è rivelato un obiettivo sfuggente.

Tuttavia, nel 2016, due nuove ricerche hanno fatto rivivere il concetto quando hanno considerato un meccanismo che viene attivato ripetutamente da una forza esterna. Hanno scoperto che se si verificano determinate condizioni, potrebbe adottare uno schema di cambiamento nel tempo che si ripresenta come un’eco con una frequenza inferiore a quella dello stimolo. Il cristallo del tempo è stato scoperto per la prima volta.

I qubit funzionano come magneti

Il dispositivo è costituito da una serie di minuscoli magneti della meccanica quantistica che, grazie ai principi peculiari della meccanica quantistica, possono puntare non solo verso l’alto o verso il basso, ma in entrambe le direzioni contemporaneamente. I magneti vicini in una serie tendono ad allinearsi in direzioni opposte, abbassando la loro energia, mentre un campo magnetico locale casuale fa sì che ciascun magnete punti in una direzione o nell’altra.

L’effetto continuo degli impulsi magnetici assicura che il magnete ruoti ogni due impulsi. Il punto del dispositivo è che ogni configurazione di magnete ruota sul proprio asse più e più volte.

Questo concetto è stato dimostrato in una varietà di sistemi, dagli elettroni che ronzano attorno ai diamanti agli ioni intrappolati in una trappola. È stato anche realizzato utilizzando qubit quantistici, o qubit, in un computer quantistico.

Philip Fry e Stefan Rachel, fisici dell’Università di Melbourne, hanno ora prodotto una prova di qubit molto più ampia. Hanno condotto l’esperimento attraverso una rete di computer quantistici gestiti da IBM negli Stati Uniti. Ciò è possibile perché i qubit possono comportarsi in modo simile a un magnete. Hanno il valore 0,1 o entrambi i valori contemporaneamente.

I ricercatori hanno scoperto che per alcune configurazioni delle loro interazioni, qualsiasi impostazione iniziale di 57 qubit, come 01101101110… rimane costante su due impulsi, tornando allo stato iniziale dopo ogni due impulsi.

foto Rostislav Uzunov Su pixabay