Een nieuwe fase van materie werd opgemerkt in een kwantumcomputer: tijdens een experiment richtten natuurkundigen licht op qubits met behulp van een schema dat was geïnspireerd op de Fibonacci-reeks. Volgens natuurkundige Philip Dumitrescu van het Flatiron Institute is dit werk een geheel nieuwe manier om de fasen van materie te begrijpen.
De qubits waaruit een kwantumcomputer bestaat, raken gemakkelijk verstrengeld en dit leidt tot fouten. Een multitactische aanpak is nodig om de betrouwbaarheid van qubits te verbeteren. Zorgen voor symmetrie kan een manier zijn om qubits te beschermen tegen decoherentie. Als je het vierkant 90° draait, blijft het dezelfde vorm. Deze symmetrie werkt als een verdediging.
Als de qubits worden blootgesteld aan gelijkmatig verdeelde laserpulsen, levert dit een symmetrie op die niet zozeer gebaseerd is op ruimte, maar op tijd. De auteurs wilden weten of ze dit effect konden versterken door niet een symmetrische periodiciteit toe te voegen, maar een asymmetrische quasi-periodiciteit. Dit zou volgens hun theorie niet één tijdelijke symmetrie opleveren, maar twee. Het ene is eigenlijk verborgen in het andere.
Het idee was gebaseerd op het vroege werk van het team, waarin ze op het idee kwamen om iets te maken dat een quasi-kristal wordt genoemd. Het functioneert in de tijd, maar niet in de ruimte. Ter vergelijking: een kristal bestaat uit een symmetrisch rooster van atomen dat zich herhaalt in de ruimte. Maar de structuur van atomen op een quasi-kristal wordt niet herhaald, maar nog steeds geordend.
Het team voerde hun experiment uit op een commerciële kwantumcomputer ontwikkeld door Quantinuum. Ze creëerden een reeks laserpulsen op basis van Fibonacci-getallen, waarbij elk segment de som is van de vorige twee. Het resultaat is een geordende, maar niet herhalende reeks, zoals in een quasi-kristal. Het team testte hun werk en richtte lasers op een ytterbium-array van qubits, eerst in een symmetrische volgorde en daarna quasi-periodiek. Vervolgens maten ze de coherentie van de twee qubits aan beide uiteinden van de val.
Voor de periodieke reeks waren de qubits 1,5 sec stabiel. Voor de quasi-periodieke reeks bleven ze 55 sec stabiel.
En dus ontdekten ze een voorheen onbekende fase, waarin kwantumobjecten zich beginnen te gedragen alsof ze zich in twee verschillende tijdsdimensies bevinden.
"Zo'n fase van materie kan worden gebruikt voor langdurige opslag van kwantuminformatie. Om dit te doen, moeten we echter begrijpen hoe deze kwantumquasikristallen kunnen worden gecombineerd met kwantumcomputers. We werken nu actief aan het oplossen van dit probleem", zegt de auteur van het werk, Philip Dumitrescu.
U kunt Oekraïne helpen vechten tegen de Russische indringers. De beste manier om dit te doen is door geld te doneren aan de strijdkrachten van Oekraïne via Red het leven of via de officiële pagina NBU.
Abonneer u op onze pagina's in Twitter dat Facebook.
Lees ook: