Google’ın Kuantum Bilgisayarı Maddenin Yeni ve Tuhaf Bir Formunu Ortaya Çıkardı
Bir kuantum işlemcisi, maddenin daha önce gözlemlenmemiş egzotik bir fazını ortaya çıkardı. Bu keşif, kuantum bilgisayarlarının temel fiziğin ilerlemesindeki rolünü vurguluyor.
Maddenin fazları, suyun sıvı veya buz olarak var olması gibi, malzemelerin alabileceği temel formları tanımlar. Geleneksel olarak bilim insanları, bu fazları denge altında, yani bir sistemin zaman içinde sabit kaldığı zamanları tanımlarlar. Ancak doğa, daha sıra dışı olasılıklara da izin verir: yalnızca bir sistem denge dışına çıktığında ortaya çıkan fazlar. Nature dergisinde yayınlanan yeni bir çalışmada, araştırmacılar kuantum bilgisayarlarının maddenin bu egzotik formlarını araştırmak için benzersiz bir platform sağladığını ortaya koyuyor.
Denge Dışı Kuantum Durumları ve Floquet Sistemleri
Geleneksel fazların aksine, denge dışı kuantum fazları, standart denge termodinamiği ile açıklanamayan, zamana bağlı ve dinamik davranışlarıyla karakterize edilir. Bu fazların özellikle zengin bir kategorisi, periyodik dış itmelere maruz kalan kuantum sistemleri olan Floquet sistemlerinde ortaya çıkar. Bu ritmik uyarım, dengede mevcut olmayan tamamen yeni düzen kalıpları üretebilir ve sıradan madde fazlarının kapsamının ötesinde fiziksel olayları ortaya çıkarabilir.
Münih Teknik Üniversitesi (TUM), Princeton Üniversitesi ve Google Quantum AI arasındaki bir iş birliği, 58 kübitlik bir süperiletken kuantum işlemcisi üzerinde çalışarak, uzun süredir teorize edilmiş ancak deneysel olarak hiçbir zaman gerçekleştirilememiş bir faz olan Floquet topolojik olarak düzenli bir durum oluşturmayı başardı. Araştırmacılar, bu durumun karakteristik özelliği olan yönlendirilmiş kenar hareketlerini doğrudan görselleştirdiler ve topolojik özelliklerini incelemek için yeni bir interferometrik algoritma geliştirdiler. Bu araçlarla, bu sıra dışı kuantum fazlarının öngörülen bir özelliği olan egzotik parçacıkların dinamik “dönüşümünü” gözlemlediler.
Bir laboratuvar olarak kuantum bilgisayarı
TUM Doğa Bilimleri Fakültesi Fizik Bölümü’nde doktora öğrencisi olan ilk yazar Melissa Will, “Yüksek derecede dolanık denge dışı fazların klasik bilgisayarlarla simüle edilmesinin çok zor olduğu biliniyor,” dedi. “Sonuçlarımız, kuantum işlemcilerin yalnızca hesaplamalı cihazlar olmadığını, aynı zamanda maddenin tamamen yeni hallerini keşfetmek ve araştırmak için güçlü deneysel platformlar olduğunu gösteriyor.”
Bu çalışma, kuantum bilgisayarlarının, denge dışı kuantum maddesinin uçsuz bucaksız ve büyük ölçüde keşfedilmemiş alanlarını incelemek için laboratuvarlara dönüştüğü yeni bir kuantum simülasyonu çağının kapılarını aralıyor. Bu çalışmalardan elde edilen bilgiler, temel fiziği anlamaktan yeni nesil kuantum teknolojilerinin tasarlanmasına kadar geniş kapsamlı etkilere sahip olabilir.
Kaynak: https://scitechdaily.com