量子计算新突破:新型物质相可使信息存储时间更长

电子放大镜 2022-07-22

量子计算机信息存储科学

827 字丨阅读本文需 3 分钟

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。

存储在奇怪的新物质相中的信息比目前在量子计算机中使用的传统设置存储的信息更能防止错误。研究的主要作者 Philipp Dumitrescu 说,这些数据在变得乱码之前可以存活更长时间,这可能使 量子计算变得可行。

在纽约市熨斗研究所计算量子物理中心担任该项目研究员的杜米特雷斯库说,使用新颖的“额外”时间维度“是一种完全不同的思考物质阶段的方式”。“五年多来,我一直在研究这些理论想法,看到它们在实验中真正实现是令人兴奋的。”

量子计算机使用称为量子比特的元素来存储和处理信息,但这存在一个问题。与这些量子比特的交互会扰乱它们的状态,从而导致问题和错误。

杜米特雷斯库说:“即使你严格控制所有原子,它们也可能通过与环境交谈、加热或以你没有计划的方式与事物相互作用而失去量子性。”“在实践中,实验设备有很多来源在几个激光脉冲后会降低相干性的误差。”

因此,科学家们正在寻找使这些量子位更强大的方法。为了实现这一点,物理学家可以使用能够承受变化的属性,例如“对称性”。

Dumitrescu 和他的团队在时间而不是空间中使用准晶体的创建,并着手开发基于斐波那契数列的准周期激光脉冲方案。

“在这样的序列中,序列的每一部分都是前两部分(A、AB、ABA、ABAAB、ABAABABA 等)的总和。这种排列,就像准晶体一样,是有序的,不重复。而且,类似对于准晶体来说,它是一种被压缩成单一维度的二维模式。这种维度扁平化理论上会导致两个时间对称性,而不仅仅是一个:系统本质上从不存在的额外时间维度中获得了额外的对称性。”

物理学家进行的进一步测试表明,物质的新阶段可以作为长期的量子信息存储。然而,研究人员仍然需要在功能上将相位与量子计算的计算方面相结合。

Dumitrescu 说:“这是我们正在研究的一个未解决的问题。”如果他们想出一个解决方案,它可能会永远改变我们处理量子计算的方式。

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