diciembre 6, 2022

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Físicos crean el cristal de tiempo más grande hasta la fecha usando computadoras cuánticas

Los físicos han enseñado con éxito a una computadora cuántica en Australia a simular un cristal de tiempo de tamaño récord. La investigación podría allanar el camino para nuevas formas de almacenar información.

Un cristal que sigue volviendo a su estado base en un ciclo.

como consecuencia Revista de ciencia Los investigadores lograron crear un cristal de tiempo que consta de 57 partículas cuánticas. Este es un aumento significativo sobre el cristal de tiempo de 20 partículas que los científicos de Google crearon el año pasado. Según los investigadores, el nuevo cristal de tiempo es demasiado grande para que lo simule cualquier computadora convencional.

Un cristal de tiempo es un objeto esencialmente hipotético que tiene una estructura periódica en su espacio de fase que de otro modo no existiría. Esto significa que el tiempo del cristal se repite una y otra vez. En consecuencia, uno puede imaginar un cristal como un sistema que ha caído en un ciclo eterno.

Investigadores convierten predicciones imposibles en realidad

El término se utilizó por primera vez hace diez años cuando el ganador del Premio Nobel Frank Wilczek del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) estaba pensando en la estructura espacial de los átomos en un cristal ordinario. Se preguntó algo fundamental: ¿Cómo se produce este patrón?

El patrón en los átomos en realidad no sigue lo que dicen las ecuaciones sobre las fuerzas entre los átomos. Mucho depende de lo genial que sea. Cuando algunos átomos se acercan entre sí, es fácil predecir la posición del próximo átomo. Esto sucede incluso si no se menciona explícitamente en las ecuaciones.

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La pregunta ahora es si estas consideraciones pueden llevarse al futuro. Así es como imaginas un sistema de partículas cuánticas interactuando a través de fuerzas que no cambian con el tiempo. Sin embargo, dicho sistema debe ser capaz de detectar desarrollos periódicos incluso en sus niveles de energía más bajos. Sin embargo, el experimento mental resultó ser un objetivo difícil de alcanzar.

Sin embargo, en 2016, dos nuevas investigaciones revivieron el concepto cuando consideraron un mecanismo que es activado repetidamente por una fuerza externa. Descubrieron que si se cumplían ciertas condiciones, podría adoptar un patrón de cambio en el tiempo que se repite como un eco con una frecuencia menor que la del estímulo. El cristal del tiempo fue descubierto por primera vez.

Los qubits funcionan como imanes

El dispositivo consta de una serie de diminutos imanes de mecánica cuántica que, gracias a los peculiares principios de la mecánica cuántica, pueden apuntar no solo hacia arriba o hacia abajo, sino en ambas direcciones simultáneamente. Los imanes vecinos en una serie tienden a alinearse en direcciones opuestas, lo que reduce su energía, mientras que un campo magnético local aleatorio hace que cada imán apunte en una dirección u otra.

El efecto continuo de los pulsos magnéticos asegura que el imán gire cada dos pulsos. El punto del dispositivo es que cada configuración de imán gira sobre su eje una y otra vez.

Este concepto ha sido demostrado en una variedad de sistemas, desde electrones zumbando alrededor de diamantes hasta iones atrapados en una trampa. También se hizo usando qubits cuánticos, o qubits, en una computadora cuántica.

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Philip Fry y Stefan Rachel, físicos de la Universidad de Melbourne, ahora han producido una prueba mucho más grande de qubit. Condujeron el experimento a través de una red de computadoras cuánticas operadas por IBM en los Estados Unidos. Esto es posible porque los qubits pueden comportarse de manera similar a un imán. Tienen el valor 0,1 o ambos valores a la vez.

Los investigadores descubrieron que para ciertas configuraciones de sus interacciones, cualquier configuración inicial de 57 qubits, como 01101101110… permanece constante durante dos pulsos, volviendo al estado inicial después de cada dos pulsos.

imagen Rostislav Uzunov En pixabay