美國物理學(xué)家創(chuàng )造出一種前所未見(jiàn)的時(shí)間物質(zhì)相

美國物理學(xué)家受斐波納契數列的啟發(fā)，將這種序列的激光脈沖照射到量子計算機內的原子上，創(chuàng )造出一種前所未見(jiàn)的時(shí)間物質(zhì)相。研究人員在20日的《自然》雜志上發(fā)表論文指出，盡管只有一種單一的時(shí)間流，但該時(shí)段具有兩個(gè)時(shí)間維度的好處，存儲在該時(shí)段的信息比目前在量子計算機中使用的其他設置更能防止出錯。因此，這些信息可在不被篡改的情況下存在很長(cháng)時(shí)間，這是量子計算可行性研究的一個(gè)重要里程碑。

該研究的主要作者、美國紐約熨斗研究所計算量子物理中心研究員菲利普·杜米特雷斯庫表示，這種方法使用了“額外的”時(shí)間維度，“這是一種完全不同的思考物質(zhì)相的方式”。

該團隊的量子計算機的主力是鐿元素的10個(gè)原子離子。每個(gè)離子都由離子阱產(chǎn)生的電場(chǎng)單獨保持和控制，并且可使用激光脈沖進(jìn)行操作或測量。這些原子離子中的每一個(gè)都可作為量子比特。

物理學(xué)家使用“對稱(chēng)性”讓量子比特變得更強大，對稱(chēng)性本質(zhì)上是一種可抵抗變化的性質(zhì)。一種方法是通過(guò)有節奏的激光脈沖轟擊原子來(lái)增加時(shí)間對稱(chēng)性。研究團隊的目標不是只有一次對稱(chēng)性，而是通過(guò)有序但不重復的激光脈沖來(lái)增加兩次對稱(chēng)性。

雖然周期性激光脈沖會(huì )交替(A、B、A、B、A、B等)，但研究人員基于斐波納契序列創(chuàng )建了一種準周期激光脈沖方案。在這樣的序列中，序列的每個(gè)部分是前面兩個(gè)部分(A、AB、ABA、ABAAB、ABAABABA等)的總和。這種排列，就像時(shí)間準晶體一樣，是有序的，沒(méi)有重復，而且是一種被擠壓成單一維度的2維圖案。這種維度扁平化理論上導致了兩個(gè)時(shí)間對稱(chēng)性，而不是只有一個(gè)：系統本質(zhì)上從一個(gè)不存在的額外時(shí)間維度獲得了額外的對稱(chēng)性。

研究人員周期性地使用基于斐波納契數列的序列向計算機的量子比特發(fā)出激光脈沖。重點(diǎn)放在10個(gè)原子陣容兩端的量子比特上，這就是研究人員希望看到的物質(zhì)的新階段同時(shí)經(jīng)歷兩個(gè)時(shí)間對稱(chēng)性的地方。在周期性測試中，邊緣量子比特保持量子狀態(tài)約1.5秒。在準周期模式下，量子比特在整個(gè)實(shí)驗過(guò)程中保持量子狀態(tài)，大約5.5秒。

(實(shí)習記者張佳欣)

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關(guān)鍵詞： 時(shí)間物質(zhì)相 量子計算機 量子物理中心 激光脈沖