Der Quantencomputer Sycamore des Unternehmens hat sich laut Google erstmals in der Praxis bewährt. Wissenschaftler konnten den 20-Qubit-Ahorn in den ersten echten (zeitlichen) Kristall verwandeln. Es geht nicht um Zeitreisen. Das Quantensystem von Google hat die Möglichkeit der Existenz bisher nur theoretisch vorhergesagter physikalischer Strukturen bewiesen – dies ist ein Durchbruch in der Grundlagenphysik, der zu neuen und überraschenden Entdeckungen führen wird.
Die Idee der Existenz von temporalen oder temporalen Kristallen wurde 2012 vom Physiker Frank Wilczek vorgeschlagen. Er schlug vor, dass, wenn die uns allen bekannten Kristalle vom Diamanten bis zum Kochsalz eine oder mehrere Symmetrieachsen ihrer inneren (Kristall-)Struktur aufweisen, Symmetrien auch in der Zeit existieren und sich in jedem Moment auf der Zeitachse unterscheiden können. In der Natur wurden solche Kristalle nicht gefunden, und wenn doch, dann würden sich ihre Eigenschaften im Laufe der Zeit ändern, allerdings mit einer gewissen Periodizität (Symmetrie).
Tatsächlich ist es nur diese - Symmetrie -, die bekannte Kristalle (mit räumlicher Symmetrie) und zeitliche Kristalle (mit zeitlicher Symmetrie) verwandt macht. Die Merkmale des ersteren und des letzteren wiederholen sich mit tadelloser Konsequenz, obwohl wir im ersten Fall über den Raum und im zweiten über die Zeit sprechen. Überzeugende Beweise für die Existenz temporärer Kristalle wurden bisher nicht vorgelegt oder diese Ergebnisse bleiben unter Wissenschaftlern umstritten.
Mehr als 100 Wissenschaftler aus einem Dutzend wissenschaftlicher Einrichtungen in den USA nahmen direkt oder indirekt an dem Experiment auf dem Google-Quantencomputer teil. Das Quantensystem wurde den Forschern als einfaches Werkzeug zur Umwandlung einer Gruppe von Qubits in einen zeitlichen Kristall vorgestellt. Man musste nur diese Gruppe von Qubits zwingen, für längere Zeit stabil zu bleiben und eine periodische Änderung der Phasenzustände nachzuweisen – um die Symmetrie der Eigenschaften im Laufe der Zeit zu zeigen. Im Google Sycamore-System lassen sich all diese Punkte setzen und verfolgen – ein Ideal, wenn man darüber nachdenkt, ein Polygon, obwohl dies für Quantencomputing noch nicht gilt.
Während des Experiments zeigten die Wissenschaftler eine zeitliche Symmetrie für Ketten von 8, 12 und 16 Qubits. Die zeitliche Periodizität der Eigenschaften von Qubits blieb in allen Fällen erhalten, was Anlass gibt, von der ersten physikalischen Realisierung eines echten zeitdiskreten Kristalls zu sprechen. Es ist zu erwarten, dass zeitliche Kristalle den Weg zur Stabilität der Quantenberechnung weisen, in der physikalische Qubits beliebig lange fehlerfrei existieren werden.
Auch die Theorie der temporären Kristalle wirft ein Rätsel in Form einer Verletzung des zweiten Hauptsatzes der Thermodynamik auf, wenn ein System (Kristall) in einem angeregten Zustand nicht in einen stabilen Zustand mit der niedrigsten Atomenergie für das Medium zurückkehrt ( kommt ins thermische Gleichgewicht), bleibt aber auf hohem Energieniveau stabil und streng geordnet. Es gibt viele Fragen, noch keine Antworten, aber die Aussichten sind inspirierend.
2021-08-13 18:03:52
Autor: Vitalii Babkin