Экзотические кристаллы времени станут памятью в квантовых компьютерах

Кристаллы времени - это не фантастическое изобретение, а реальное квантовое состояние вещества, открытое чуть более десяти лет назад. В обычных кристаллах атомы располагаются с регулярной симметрией в пространстве, а в кристаллах времени - с такой же периодичностью, но во времени. То есть система самопроизвольно повторяет свое состояние через равные временные промежутки, будто "тикает", хотя внешний импульс ей для этого не нужен, передает Day.Az со ссылкой на "@hi-tech".

Команда Йере Мякинена из Университета Аалто в Финляндии создала кристалл времени на основе магнонов - крошечных квантовых возбуждений в магнитных структурах. Для этого они использовали сверхтекучий гелий‑3, охлажденный почти до абсолютного нуля. В таких условиях атомы образуют так называемые куперовские пары, и вещество ведет себя как идеальная жидкость без вязкости.

Ученые заставили кристалл взаимодействовать с механической волной на поверхности гелия и обнаружили, что он не разрушается, а остается устойчивым в течение нескольких минут - времени, немыслимого для квантовых систем, где любая тепловая флуктуация обычно разрушает хрупкое состояние за миллисекунды. Волна при этом оставляла характерный "отпечаток" на частоте кристалла, что позволило физикам предложить использовать этот эффект для записи квантовых данных.

В современных квантовых компьютерах память основана на спинах электронов, но малейшее внешнее возмущение "сбивает" их состояние, лишая систему квантовой неопределенности. Если же использовать кристалл времени, который сохраняет устойчивость даже при механическом воздействии на него, данные можно будет хранить гораздо дольше, выполняя более сложные вычисления.

По словам Мякинена, результаты открывают новый путь к созданию долговременной квантовой памяти. В будущем команда планирует заменить массивную волновую установку наномеханическим резонатором, чтобы приблизить эксперименты к "чистому" квантовому пределу. "Огромным преимуществом является то, что кристаллы времени можно связать с другими системами и использовать их природную устойчивость", - отмечает Мякинен.

Профессор Николай Желудев из Университета Саутгемптона, не участвовавший в исследовании, назвал работу интересной и отметил, что она "открывает новое направление в физике неравновесных систем с потенциальными последствиями для развития квантового зондирования и квантового контроля".