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科技日報實習(xí)記者?張佳欣
美國物理學(xué)家受斐波納契數(shù)列的啟發(fā)，將這種序列的激光脈沖照 射到量子計算機內(nèi)的原子上，創(chuàng)造出一種前所未見的時間物質(zhì)相。研究人員在20日的《自然》雜志上發(fā)表論文指出，盡管只有一種單一的時間流，但該時段具有兩 個時間維度的好處，存儲在該時段的信息比目前在量子計算機中使用的其他設(shè)置更能防止出錯。因此，這些信息可在不被篡改的情況下存在很長時間，這是量子計算 可行性研究的一個重要里程碑。
在這臺量子計算機中，物理學(xué)家創(chuàng)造了一種前所未見的物質(zhì)相，它的作用就像時間有兩個維度一樣。與當(dāng)前方法相比，該時段可以幫助保護量子信息免受破壞的時間要長得多。圖片來源：集成量子計算公司Quantinuum
該研究的主要作者、美國紐約熨斗研究所計算量子物理中心研究員菲利普·杜米特雷斯庫表示，這種方法使用了“額外的”時間維度，“這是一種完全不同的思考物質(zhì)相的方式”。
該團隊的量子計算機的主力是鐿元素的10個原子離子。每個離子都由離子阱產(chǎn)生的電場單獨保持和控制，并且可使用激光脈沖進行操作或測量。這些原子離子中的每一個都可作為量子比特。
物理學(xué)家使用“對稱性”讓量子比特變得更強大，對稱性本質(zhì)上是一種可抵抗變化的性質(zhì)。一種方法是通過有節(jié)奏的激光脈沖轟擊原子來增加時間對稱性。研究團隊的目標(biāo)不是只有一次對稱性，而是通過有序但不重復(fù)的激光脈沖來增加兩次對稱性。
雖然周期性激光脈沖會交替（A、B、A、B、A、B等），但研究人員基于斐波納契序列創(chuàng)建了一種準(zhǔn)周期激光脈沖方案。在這樣的序列中，序列的每個部分是前 面兩個部分（A、AB、ABA、ABAAB、ABAABABA等）的總和。這種排列，就像時間準(zhǔn)晶體一樣，是有序的，沒有重復(fù)，而且是一種被擠壓成單一維 度的2D圖案。這種維度扁平化理論上導(dǎo)致了兩個時間對稱性，而不是只有一個：系統(tǒng)本質(zhì)上從一個不存在的額外時間維度獲得了額外的對稱性。
研究人員周期性地使用基于斐波納契數(shù)列的序列向計算機的量子比特發(fā)出激光脈沖。重點放在10個原子陣容兩端的量子比特上，這就是研究人員希望看到的物質(zhì)的 新階段同時經(jīng)歷兩個時間對稱性的地方。在周期性測試中，邊緣量子比特保持量子狀態(tài)約1.5秒。在準(zhǔn)周期模式下，量子比特在整個實驗過程中保持量子狀態(tài)，大 約5.5秒。