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Se ha descubierto una Extraña Fase de la Materia

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Se descubrió una nueva fase de la materia en una computadora cuántica: durante un experimento, los físicos dirigieron la luz a los qubits utilizando un esquema inspirado en la secuencia de Fibonacci. Según el físico Philipp Dumitrescu del Instituto Flatiron, este trabajo es una forma completamente nueva de entender las fases de la materia.

Los qubits que componen una computadora cuántica se enredan fácilmente y esto conduce a errores. Se necesita un enfoque multitáctico para mejorar la confiabilidad de los qubits. Garantizar la simetría puede ser un medio para proteger los qubits de la de-coherencia. Si rotas el cuadrado 90°, permanecerá en la misma forma. Esta simetría funciona como una medida de protección.

Si los qubits se exponen a pulsos de láser distribuidos uniformemente, esto proporciona una simetría basada no tanto en el espacio, sino en el tiempo. Los autores querían saber si podían mejorar este efecto agregando no una periodicidad simétrica, sino una cuasi-periodicidad asimétrica. Esto, según su teoría, proporcionaría no una simetría temporal, sino dos. Uno está realmente escondido dentro del otro.

La idea se basó en el trabajo inicial del equipo, en el que se les ocurrió la idea de crear algo llamado cuasi-cristal. Funciona en el tiempo, pero no en el espacio. En comparación, un cristal consiste en una red simétrica de átomos que se repite en el espacio. Pero la estructura de los átomos en un cuasi-cristal no se repite, sino que sigue estando ordenada.

Computadora cuántica

El equipo realizó su experimento en una computadora cuántica comercial desarrollada por Quantinuum. Crearon una secuencia de pulsos láser basados ​​en números de Fibonacci, donde cada segmento es la suma de los dos anteriores. El resultado es una secuencia ordenada, pero no repetitiva, como en un cuasi-cristal. El equipo probó su trabajo y dirigió láseres a la matriz de qubits de iterbio, primero en una secuencia simétrica y luego casi periódicamente. Luego midieron la coherencia de los dos qubits en cada extremo de la trampa.

Para la secuencia periódica, los qubits se mantuvieron estables durante 1,5 segundos. Para la secuencia cuasi-periódica, se mantuvieron estables durante 55 seg.

Y así descubrieron una fase previamente desconocida, durante la transición en la que los objetos cuánticos comienzan a comportarse como si estuvieran en dos dimensiones de tiempo diferentes.

«Tal fase de la materia se puede usar para el almacenamiento a largo plazo de información cuántica. Sin embargo, para hacer esto, necesitamos entender cómo estos cuasi-cristales cuánticos se pueden combinar con máquinas de computación cuántica. Ahora estamos trabajando activamente para resolver este problema.», dijo el autor de la obra, Philip Dumitrescu.

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