Vremenski kristali su ponovo u vijestima. Pojavila se nova studija o vremenskim kristalima – novoj fazi materije koja otvara velike izglede za budućnost kvantnog računarstva. Ovog puta istraživači tvrde da je Googleov kvantni hardver Sycamore korišten za promatranje stabilnog vremenskog kristala.
Šta je vremenski kristal?
Osim ako niste fizičar, prirodu vremenskog kristala je vjerovatno teško razumjeti. Istraživači sa Univerziteta Stanford, jedne od institucija iza nove studije, opisuju ovu fazu materije kao "sat koji vječno radi bez baterija". Google pokušava još više pojednostaviti stvari objašnjavajući na svom blogu da se vremenski kristali sastoje od atoma koji formiraju „strukturu koja se ljulja […] u vremenu“.
Kada neko pomisli na kristale, najverovatnije zamišlja nešto slično dragom kamenju. Ali ovi kristali se sastoje od slojeva atoma, koji, kada se posmatraju na mikroskopskom nivou, formiraju obrasce koji se ponavljaju u svemiru. Vremenski kristali su različiti – i čini se da prkose zakonima prirode – po tome što se atomi beskrajno ponavljaju kroz vrijeme bez ikakve dodatne energije ili entropije.
Stanford napominje da vremenski kristali zapravo ne krše zakone fizike jer njihova entropija "ostaje konstantna tokom vremena, djelimično zadovoljavajući drugi zakon termodinamike bez raspadanja". Koncept vremenskih kristala – odnosno stabilne materije sastavljene od atoma koji formiraju oscilirajući obrazac u vremenu – predložen je prije nekoliko godina, ali novo stvaranje vremenskog kristala je ogromna prekretnica u polju kvantne fizike.
Kreativni proboj
Novo otkriće dolaze od istraživača iz Google Quantum AI, Univerziteta Stanford, Univerziteta Oksford i Instituta za fiziku složenih sistema Max Planck. Ovaj novi razvoj je prvi primjer vremenskog kristala koji pokazuje tzv lokalizacija mnogih tijela - stanje koje je postignuto tokom prethodnih eksperimenata sa "skoro vremenskim kristalom".
Kvantni računarski hardver kompanije Google Quantum AI Sycamore bio je ključan u razvoju. Projekat je uključivao upotrebu opreme za testiranje vremenskog kristala. Kvantno računanje – u našem slučaju na Sycamore procesoru – omogućava nam da posmatramo fluktuacije u vremenu prihvatajući tvrdnju o stabilnosti vremenskog kristala i koristeći čvrste podatke da to demonstriramo. Stanford napominje da je hardver za kvantno računanje nesavršen i da ima "konačnu veličinu i vremensku koherentnost", ali istraživači su uspjeli prevladati ova ograničenja koristeći različite protokole.
U ovom eksperimentu, Google Quantum AI oprema je korišćena da pogodi vremenski kristal sa 20 okretaja kvantnih bitova informacije (kubita), uočeno je nekoliko stotina ciklusa oscilovanja, pošto je nemoguće beskonačno posmatrati vremenski kristal vekovima da bi se uverio u njegovu stabilnost.
Šta je sledeće
Stvaranje nove faze materije je svakako zanimljivo na fundamentalnom nivou. Pokazuje uzbudljivu budućnost koju kvantno računarstvo obećava, barem kada su u pitanju naučna otkrića i buduće kvantne inovacije koje bi se mogle pojaviti u različitim oblastima.
Google objašnjava da ima još puno posla prije nego što se napravi pravi kvantni kompjuter, iako odjel kvantne umjetne inteligencije očekuje da će razviti "korisni kvantni kompjuter za ispravljanje grešaka" u toku ove decenije.
Kompanija je provela godine razvijajući algoritme i teorije koje će igrati ključnu ulogu u kvantnom kompjuteru za ispravljanje grešaka. Za sada, kvantni procesori kompanije nude naučnicima način da pouzdano modeliraju stabilne vremenske kristale, otvarajući vrata novom svijetu istraživanja novih faza materije.
Pročitajte također: