Команда ученых, обедняющая специалистов сов сего земного шара, утверждает, что временно создавала кристалл времени внутри квантового компьютера. Если это правда, их открытие может изменить мир практически в мгновение ока с помощью безграничного, нарушающего правила источника энергии, который сделает квантовые компьютеры простыми и доступными.
Многие говорят, что это могло бы стать самым важным научным прорывом в нашей жизни. Но чтобы понять почему, давайте сначала рассмотрим сложную связь между кристаллами времени и квантовыми вычислениями.
Что такое кристалл времени?
Кристалл времени — это особая фаза материи, которая постоянно изменяется, но, кажется, никогда не использует никакой энергии. По словам ученых, это означает, что нарушается первый закон движения Исаака Ньютона, который касается инерции — сопротивления объекта изменению во время движения. Катящийся шарик не останавливается, если, например, на него не действуют другие силы. Но по опыту вы знаете, что в конечном итоге это прекратится из-за таких сил, как трение. Если бы условный шарик был кристаллом времени, он бы буквально никогда не остановился.
Таким образом, временные кристаллы действуют больше как сверхпроводящие материалы (например, ртуть или свинец). Сверхпроводимость — это квантовое явление в природе, при котором определенные материалы проводят электричество постоянного тока без каких-либо потерь энергии, если они охлаждаются ниже определенной температуры.
Получается, что кристаллы времени нарушают правила; на этот раз это второй закон термодинамики, который гласит, что беспорядок или энтропия всегда будет увеличиваться. Иными словами: Вселенная всегда движется к переменам. Но временные кристаллы являются серьезными нарушителями правил, которые не любят перемен, а это означает, что их беспорядок остается стабильным с течением времени. Фактически, это делает кристаллы времени совершенно новой фазой материи.
Почему это имеет значение? Это в основном означает, что кристаллы времени могут колебаться между формами, никогда не используя никакой энергии. В известном случае с Котом Шредингера, например, радиоактивные атомы распадались бы и постоянно убивали бы, и не убивали кошку. Миллиона раз подряд, не используя источника энергии. Это действительно могло продолжаться вечно (извинения перед котом), отсюда и название "кристалл времени".
Кристаллы времени — прямая дорога к квантовым вычислениям
Есть причина, по которой мы упоминаем кота Шредингера: кристаллы времени могут изменить правила игры для квантовых компьютеров, что физики часто рассматривают как естественный следующий шаг с точки зрения вычислительной мощности — в конце концов, они работают на самом важном молекулярном уровне и даже на уровне частиц. Они также извлекают выгоду из таких идей, как прохождение электронов вокруг твердых материалов (буквально, на само по себе электричество!), И представляют собой огромную проблему для ученых-информатиков. Думайте о квантовых вычислениях как о полетах людей на Марс, только в мире вычислений.
А на более практическом уровне есть способы, которыми квантовые компьютеры предлагают особый доступ к идеям, с которыми традиционные электронные компьютеры просто не могут справиться. Здесь также вступают в игру временные кристаллы, если экспертная оценка показывает, что исследование Google достоверно.
Электронные компьютеры, подобные тому, на котором вы, возможно, читаете эту статью, используют логические ворота, которые включаются и выключаются, поэтому все в вашем компьютере зависит только от двух состояний: включено и выключено, свет и темнота, единицы и нули, вся двоичная система. Введение кубитов (квантовых битов, которые часто представляют собой отдельный атом элемента с тщательно контролируемым электроном) замутняет воду, как добавляя больше возможных состояний, чем просто включенное и выключенное, так и добавляя целую основу неопределенности, которая усложняет картину.
Зачем ученым нужна сложная, менее предсказуемая форма вычислений? Что ж, много вопросов, которые должны задать себе ученые, связаны с более чем двумя бинарными исходами. Это, в свою очередь, превращается в проблемы математических вычислений для традиционных компьютеров.
Подумайте о выборе числа от 1 до 100. Традиционный компьютер, конечно, зарегистрирует это значение в двоичном формате, но также зарегистрирует само число как двоичное, которое включено или выключено. Есть еще 99 двоичных файлов, представляющих другие числа, которые вы не выбрали. Есть много переменных, которые нужно отслеживать для чего-то довольно простого.
А теперь представьте, что число от 1 до 100 на самом деле является результатом чего-то вроде разведения животных или плана варп-прыжка. На самом деле есть тысячи, миллионы или даже больше возможностей. Вместо того, чтобы пытаться "заставить" двоичный компьютер выполнять работу неудобным образом, квантовый компьютер может помочь ученым более естественно представить, что происходит.
Здесь временные кристаллы также предлагают даже больше надежд, чем одни только квантовые вычисления на кубитах. Кристаллы времени стабильны, но пульсируют с интересными интервалами, что означает, что они могут помочь ученым изучать такие вещи, как повторяющиеся закономерности или случайные числа — с аналогичными последствиями для естественных наук и не только.
Как ученые создали кристалл времени?
Для этого исследования, которое, в частности, еще не прошло рецензирование для публикации в академическом журнале, группа из более чем 100 ученых со всего мира сотрудничала с Google Quantum AI, совместной инициативой Google, NASA и некоммерческих университетов. Ассоциация космических исследований. Его цель — ускорить исследования в области квантовых вычислений и информатики.
В статье ученые описывают создание специальной микроскопической установки, в которой кристалл времени окружен сверхпроводящими кубитами — особыми частицами, которые являются основой квантовых вычислений.
Квантовый компьютер находится внутри криостата, который представляет собой камеру переохлаждения с регулируемой температурой, в которой все материалы находятся в правильном положении, чрезвычайно низкая температура для таких сложных состояний, как сверхпроводимость или временные кристаллы (ядерный синтез также полагается на криостаты как на способ поддерживать оборудование в рабочем состоянии). правильная температура для сдерживания необычайного тепла плавления).
Как сообщает Quanta Magazine, это будет первая полностью успешная демонстрация кристалла времени. Это довольно большая проблема, учитывая, насколько сложно создавать и поддерживать квантовые компьютеры. В значительной степени это связано с тем, что кубиты нестабильны и действуют иначе, когда находятся под наблюдением, чем когда их оставляют в покое. Между тем кристаллы времени стабильны.
Неудивительно, что Google лидирует в области мощных квантовых вычислений, названных в честь математического термина, обозначающего единицу со 100 нулями: гугол. Но что произойдет с одной из крупнейших и самых вездесущих компаний в мире, располагающей самыми передовыми компьютерными технологиями, которые когда-либо существовали? Квантовому компьютеру на кристалле может потребоваться время, чтобы сделать это предсказание.
