Управління простором-часом допоможе створити квантові комп'ютери нового покоління
Поки що корисність впливу на простір і час усередині квантових систем доведено лише теоретично, але в майбутньому дослідники планують підкорити їх на практиці.
Фізики з Великобританії та Норвегії описали, як можна керувати простором і часом для створення нових квантових комп'ютерів. Вони опублікували своє дослідження в журналі Communications Physics.
Чарльз Даунінг із Ексетерського Університету та Васіл Сарока з Норвезького Університету Науки та Технологій у Тронхеймі висунули теорію, згідно з якою просторове відображення та симетрія обігу часу допомагає краще контролювати перенесення даних у квантових матеріалах. Вони запропонували використовувати ланцюжки спеціальних резонаторів для розробки майбутніх квантових пристроїв, які покладаються на кореляцію – взаємозв'язок між випадковими величинами.
У фізиці виділяють відкриті та закриті системи. Перші сильно схильні до впливу зовнішнього середовища та втрачають енергію, тоді як другі зберігають її в собі. Коли енергія, що надходить у систему та з неї, точно збалансована, виникає проміжний стан між її входом і виходом. Така рівновага може виникнути, коли система підпорядковується симетрії простору та часу. Іншими словами, вона залишається практично незмінною при "переміщенні" в минуле чи майбутнє.
Чарльз Даунінг і Васіл Сарока визначили фази квантового ланцюжка резонаторів, у яких вони будуть у просторово-часовій симетрії. В основному виділяють дві фази: тривіальна (очікувана) та нетривіальна (несподівана), межа між ними відзначена особливою точкою винятків. Учені знайшли їхнє розташування з довільним числом резонаторів і отримали уявлення про масштаби квантових систем, що підпорядковуються правилам симетрії.
Зазначається, що нетривіальна фаза припускає нетрадиційні ефекти переміщення частинок і сильні квантові кореляції, які дозволяють керувати фотонами: створювати та переміщувати частинки світла розміром близько нанометра (мільярдна частка метра, – ред.). На думку вчених, якщо створити технологію, що ґрунтується на вищеописаному методі керування фотонами, можна буде створювати фотонні пристрої нового покоління.
"Ми сподіваємося, що наша теоретична робота зможе надихнути на подальші експериментальні дослідження в цій захопливій галузі фізики", — прокоментував Васіл Сарока.
Раніше писали, як влаштовані нові квантові комп'ютери та коли вони завоюють перевагу над електронними. Процесор на основі квантових частинок, кубітів, за годину може виконати роботу, яка в найпотужнішої напівпровідникової системи займе близько восьми років.