Квантовые вычисления помогли создать локализованные кристаллы времени
Кристалл времени сложно создать, но еще сложнее — заставить его существовать больше секунды. Ученые показали новый вид кристалла времени и смогли поддерживать его стабильность рекордное количество времени
Физик из Калифорнийского университета в Беркли Норман Яо пять лет назад впервые описал, как создать кристалл времени — новую форму материи, в которой структура повторяется во времени, а не в пространстве. Однако, в отличие от изумруда или рубина, кристаллы времени существовали всего долю секунды. Со времени открытия кристаллов Норманом Яо физика не стояла на месте и ученые выяснили, что кристаллы времени бывают разных форм, каждая из которых стабилизируется своим собственным особым механизмом.
В новом исследовании ученые сообщили о создании кристалла с локализованным дискретным временем во многих телах, который мог существовать около восьми секунд — это примерно 800 периодов колебаний. Авторы работы использовали квантовый компьютер на алмазе, в котором кубиты представляли собой спины ядер атомов углерода-13, расположенные в структуре алмаза.
Результаты исследования были воспроизведены в эксперименте ученых из Google, Стэнфорда и Принстона с использованием сверхпроводящего квантового компьютера Google Sycamore. В этой демонстрации физики использовали 20 кубитов, изготовленных из сверхпроводящих алюминиевых полос. Кристаллы в этих экспериментах смогли существовать около 0,8 секунды.
Все эти различные платформы дополняют друг друга. Эксперимент Google использует в два раза больше кубитов, чем смогла себе позволить команда Qutech, но их кристалл времени жил примерно в 10 раз дольше. Команда Qutech смогла наиболее эффективно управлять девятью кубитами из углерода-13, чтобы удовлетворить критериям формирования кристалла времени, локализованного во многих телах.
Результаты новой работы демонстрируют, что спиновые дефекты в твердых телах являются гибкой платформой для экспериментального изучения важных открытых вопросов статистической физики, касающихся кристаллов времени.
Исследование опубликовано в журнале Science.
