كان لديهم تسلسل فيبوناتشي يقرأ على الكمبيوتر الكمومي كشفت حالة جديدة للمادة

لقد قرأوا تسلسل فيبوناتشي إلى كمبيوتر كمي ظهرت حالة جديدة للمادة
تم الكشف عن حالة جديدة للمادة - استخدم الكمبيوتر الكمومي الخاص بـ Quantinuum في الاكتشاف الأخير. الصورة: كوانتينوم

تدعي مجموعة من الباحثين أنهم تمكنوا من إنشاء مرحلة جديدة من المادة عن طريق إرسال نبضات ليزر إلى كمبيوتر كمي في كولورادو أثناء قراءة تسلسل فيبوناتشي. في حالة الكم يبدو أن مرحلة المادة تعتمد على خاصية تسلسل فيبوناتشي للبقاء لفترة أطول.

تحتوي المواد الكمومية أيضًا على مراحل ، تمامًا كما يمكن أن تكون المادة العادية في مرحلة (أو حالة) صلبة أو سائلة أو غازية أو مرحلة (أو حالة) بلازمية شديدة التسخين. تصف المرحلة تنظيم المادة على المستوى الذري ، على سبيل المثال كيفية ترتيب ذراتها أو إلكتروناتها. تم تأكيد وجود سائل الدوران الكمي ، وهو مرحلة مشتبه بها منذ فترة طويلة من المادة الكمومية ، في جهاز محاكاة العام الماضي من قبل فريق من الفيزيائيين الذين اكتشفوا مادة صلبة فائقة الكم قبل بضع سنوات.

مثل بتات الكمبيوتر العادية ، يمكن أن يكون للبتات الكمومية أو الكيوبتات القيمة 0 أو 1 ، ولكن يمكن أن يكون لها أيضًا القيمة 0 و 1. تسمح حالة عدم اليقين هذه لأجهزة الكمبيوتر باكتشاف العديد من الحلول المحتملة لمشكلة ما بشكل أسرع بكثير من الكمبيوتر العادي. في المستقبل ، ستكون أجهزة الكمبيوتر الكمومية قادرة على حل المشكلات التي لا تستطيع أجهزة الكمبيوتر التقليدية القيام بها.

عادة ما تكون الكيوبتات ذرات. في أحدث تجربة ، أخضع الباحثون 10 منها للتحكم في المجال الكهربائي ومعالجة النبض بالليزر. الايتربيوم عنصر فلزي استخدم الأيون. تعتبر Qubits متشابكة عندما يمكن وصف حالاتها من حيث بعضها البعض.

يمكن أن يكون أكثر من كيوبت واحد في نظام ما في اتفاق دقيق يُعرف باسم التشابك الكمي ، ويتم حل هذه الاتفاقية بمجرد الانتهاء من أي من قيم البتات. ينهار النظام في هذه المرحلة وتفشل العملية الكمومية.

يعد الحفاظ على الحالة الكمومية للكيوبتات تحديًا كبيرًا للحوسبة الكمومية. يمكن أن تتحلل الكيوبتات شديدة الحساسية عند أدنى تغيرات في درجة الحرارة أو الاهتزاز أو المجالات الكهرومغناطيسية ، مما يؤدي إلى فشل حساباتها. إن جعل أجهزة الكمبيوتر تبقى في حالتها الكمومية لأطول فترة ممكنة يعد معلمًا حيويًا للعلم ، لأنه كلما طالت مدة بقاء الكيوبتات كمومية ، كلما تمكنت من تحقيق المزيد.

في الدراسة الجديدة ، تم الاحتفاظ بـ 10 كيوبتات من الإيتربيوم متشابكة في حالة كمومية لمدة 1,5 ثانية مع نبضات ليزر دورية موجهة إليها. ومع ذلك ، عندما قام الباحثون بنبض الليزر في تسلسل فيبوناتشي ، اكتشفوا أن الكيوبتات الموجودة على حافة النظام ظلت في الحالة الكمومية طوال مدة التجربة ، حوالي 5,5 ثانية (كان من الممكن أن تظل الكيوبتات في الحالة الكمومية. لفترة أطول ، لكن الفريق أنهى التجربة عند علامة 5,5 ثانية). نُشرت نتائج البحث هذا الصيف في مجلة Nature.

يمكن مقارنة نبضات الليزر في تسلسل فيبوناتشي بترددين لا يتقاطعان أبدًا. ونتيجة لذلك ، فإن النبضات هي شبه بلورية ، وهو نمط منتظم يخلو من الدورية.

وفقًا لجوستين بونيت ، مهندس الكم في Quantinuum الذي شارك في تأليف الدراسة واستخدم الكمبيوتر في التجربة النهائية ، "كانت النتيجة الأكثر أهمية بالنسبة لي هي إظهار الفرق بين هاتين الطريقتين المختلفتين لتصميم هذه الحالات الكمومية وكيف أن أفضل من الآخر في الحماية من الأخطاء ".

يتم حساب كل رقم في تسلسل فيبوناتشي عن طريق إضافة العددين الصحيحين السابقين (أي 1 ، 1 ، 2 ، 3 ، 5 ، 8 ، 13 ، إلخ). يمتد تاريخ تسلسل فيبوناتشي إلى أكثر من 2000 عام ويرتبط بما يسمى النسبة الذهبية. الآن ، يمكن للسلسلة المفردة أن تؤثر على نظرية الكم.

وفقًا لفيليب دوميتريسكو ، عالم فيزياء الكم الذي عمل في المشروع أثناء وجوده في معهد فلاتيرون ، "إذا قمت بتوليد نبضات الليزر بشكل صحيح ، فقد يحتوي نظامك الكمومي على تناظرات ناتجة عن الترجمة الزمنية." سواء تم إجراء التجربة اليوم أو غدًا أو بعد 100 عام من الآن ، فإنها ستعطي نفس النتيجة إذا كان هناك تناظر زمني.

وتابع دوميتريسكو: "ما وجدناه هو ، نمط فيبوناتشي هو أنه يمكنك جعل النظام يتصرف كما لو كان هناك اتجاهان زمنيان مستقلان باستخدام تسلسلات شبه دورية تعتمد على

لم يتم تمديد الحالة الكمومية للنظام عن طريق إلقاء نبضات ليزر دورية (بسيطة ABAB) على الكيوبتات. ومع ذلك ، من خلال إلقاء الليزر في تسلسل فيبوناتشي (A-AB-ABA-ABAAB ، إلخ) ، أعطى الباحثون الكيوبتات نمطًا غير متكرر أو شبه دوري.
إنها قابلة للمقارنة بأشباه البلورات الموجودة في موقع اختبار ترينيتي النووي ، ولكن بدلاً من شبه بلورة ثلاثية الأبعاد ، ابتكر الفيزيائيون شبه بلورة محددة زمنياً. على غرار تصميمات الفسيفساء في بلاط Penrose ثنائي الأبعاد ، يمكن إسقاط التماثلات التي تحدث في الأبعاد الأعلى في بُعد أقل في كلتا الحالتين.

صرح Dumitrescu في إعلان من مؤسسة Simons أنه "مع هذا النموذج شبه الدوري ، هناك تطور متطور يوازن بين جميع الأخطاء التي تعيش على الحافة". يقصد بعبارة "عند الحافة" الكيوبتات الأبعد عن مركز التكوين في أي وقت. نتيجة لذلك ، تحافظ الحافة على تماسكها الميكانيكي الكمومي لفترة أطول بكثير مما قد تتوقعه. تم تشغيل كيوبتات الحافة بواسطة نبضات ليزر بنمط فيبوناتشي.

ستتطلب الحسابات الكمومية المستقبلية أنظمة كمومية أكثر ديمومة وطويلة العمر. إذا احتاجت الكيوبتات إلى إطلاقها بإيقاع رياضي دقيق للغاية لنبضات الليزر لإبقاء الكمبيوتر الكمومي متشابكًا ، فيجب على الباحثين البدء الآن.

المصدر: جيزودو - إسحاق شولتز

Günceleme: 20/10/2022 15:53

إعلانات مماثلة

كن أول من يعلق

Yorumunuz