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新型物质相可使信息存储时间更长

日期: 2022-07-21
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来源:科技日报


7月20日,美国物理学家受斐波纳契数列的启发,将这种序列的激光脉冲照射到量子计算机内的原子上,创造出一种前所未见的时间物质相。研究人员在20日的《自然》杂志上发表论文指出,尽管只有一种单一的时间流,但该时段具有两个时间维度的好处,存储在该时段的信息比目前在量子计算机中使用的其他设置更能防止出错。因此,这些信息可在不被篡改的情况下存在很长时间,这是量子计算可行性研究的一个重要里程碑。

该研究的主要作者、美国纽约熨斗研究所计算量子物理中心研究员菲利普·杜米特雷斯库表示,这种方法使用了“额外的”时间维度,“这是一种完全不同的思考物质相的方式”。

该团队的量子计算机的主力是镱元素的10个原子离子。每个离子都由离子阱产生的电场单独保持和控制,并且可使用激光脉冲进行操作或测量。这些原子离子中的每一个都可作为量子比特。

物理学家使用“对称性”让量子比特变得更强大,对称性本质上是一种可抵抗变化的性质。一种方法是通过有节奏的激光脉冲轰击原子来增加时间对称性。研究团队的目标不是只有一次对称性,而是通过有序但不重复的激光脉冲来增加两次对称性。

虽然周期性激光脉冲会交替(A、B、A、B、A、B等),但研究人员基于斐波纳契序列创建了一种准周期激光脉冲方案。在这样的序列中,序列的每个部分是前面两个部分(A、AB、ABA、ABAAB、ABAABABA等)的总和。这种排列,就像时间准晶体一样,是有序的,没有重复,而且是一种被挤压成单一维度的2维图案。这种维度扁平化理论上导致了两个时间对称性,而不是只有一个:系统本质上从一个不存在的额外时间维度获得了额外的对称性。

研究人员周期性地使用基于斐波纳契数列的序列向计算机的量子比特发出激光脉冲。重点放在10个原子阵容两端的量子比特上,这就是研究人员希望看到的物质的新阶段同时经历两个时间对称性的地方。在周期性测试中,边缘量子比特保持量子状态约1.5秒。在准周期模式下,量子比特在整个实验过程中保持量子状态,大约5.5秒。 



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