Это открытие знаменует собой новую эру, в которой квантовые компьютеры служат лабораториями для исследования неравновесной квантовой материи.
Квантовый ИИ-чип «Willow» от Google Quantum AI.
Google Квантовый ИИ
Международная группа ученых обнаружила невиданную ранее экзотическую фазу материи на квантовом процессоре, используя 58-кубитный ИИ-чип Willow от Google, который ранее предполагал, что мы можем жить в мультивселенной.
Исследовательская группа из Мюнхенского технического университета (TUM) в Германии, Принстонского университета в Нью-Джерси и Google Quantum AI впервые реализовала топологически упорядоченное состояние Флоке.
Состояние представляет собой неравновесное квантовое состояние материи в системе, управляемой периодическим гамильтонианом, который представляет собой физическую систему, управляющие правила которой изменяются со временем, но с повторяющимся, предсказуемым циклом.
Эта экзотическая фаза теоретически предполагалась уже много лет, но до сих пор ни разу не наблюдалась напрямую в эксперименте. По мнению TUM, это большой шаг вперёд в изучении квантовой материи.
Новая фаза материи
Фазы вещества — это основные состояния, которые может принимать вещество, подобно тому, как вода может находиться в жидком или ледяном состоянии. Они определяются в условиях равновесия, когда система стабильна во времени.
Однако природа не всегда подчиняется общепринятым правилам. Некоторые фазы материи возникают только при выходе систем из состояния равновесия. Команда доказала, что квантовые компьютеры идеально подходят для обнаружения и изучения этих необычных состояний.
В отличие от обычных фаз материи, неравновесные квантовые состояния определяются их динамическими и эволюционирующими во времени свойствами. Традиционная равновесная термодинамика пока не может описать это поведение.
В системах Флоке обнаружен исключительно богатый тип неравновесных состояний. Это квантовые системы, управляемые регулярным временным шаблоном. Это ритмичное движение может создавать новые формы порядка, недостижимые в равновесии, открывая явления, недоступные для обычных фаз материи.
Но теперь, используя Willow, 58-кубитный квантовый процессор Google, команда визуализировала поведение новой фазы и разработала интерферометрический алгоритм для исследования ее топологической структуры.
Это позволило ученым стать свидетелями динамической «трансмутации» экзотических частиц, которая была теоретически предсказана для этих экзотических квантовых состояний.
Кубиты как лабораторное пространство
Willow ранее попал в заголовки газет благодаря своей невероятной вычислительной мощности. Кроме того, он вызвал споры о том, не является ли его производительность косвенным подтверждением теории мультивселенной.
Концепция, впервые предложенная американским физиком Хью Эвереттом в 1957 году, предполагает, что Вселенная — это всего лишь одна из многих вселенных, которые вместе образуют большую, содержащую все сущее, включая пространство, время, материю, энергию и данные.
Выполнив в прошлом году вычисления менее чем за пять минут, на завершение которых одному из самых быстрых современных суперкомпьютеров, вероятно, потребовалось бы 10 септиллионов лет, мощный чип искусственного интеллекта намекнул на возможность реальности параллельных вселенных.
Команда считает, что эти результаты открывают новую главу в квантовом моделировании, превращая квантовые компьютеры в лаборатории для исследования обширного, неизведанного мира неравновесной квантовой материи. Эти открытия могут помочь лучше понять физику и разработать будущие квантовые технологии.
«Сильно запутанные неравновесные фазы, как известно, трудно моделировать с помощью классических компьютеров», — объяснила Мелисса Уилл, аспирантка кафедры физики Школы естественных наук TUM и первый автор исследования.
«Наши результаты показывают, что квантовые процессоры — это не просто вычислительные устройства, это мощные экспериментальные платформы для открытия и исследования совершенно новых состояний материи», — заключил Уилл в пресс-релизе.
Исследование опубликовано в журнале Nature.
Sourse: interestingengineering.com
