Для создания квантового компьютера совместят темпоральные кристаллы и майорановские фермионы — Naked Science
Редакция

Для создания квантового компьютера совместят темпоральные кристаллы и майорановские фермионы

Создав из темпорального кристалла частицу, являющуюся собственной античастицей, физики собираются сделать квантовый компьютер, который будет намного надежнее и легче других разработок.

image_4569_1e-time-crystals1
©Wikipedia

Темпоральные кристаллы и квазичастицы, называемые майорановскими фермионами, неоднократно мелькали в новостных заголовках в последние годы. Все из-за их крайне странной природы. В итоге ученые решили, что их совмещение для создания квантового компьютера — идеальный «брак».

 

Теоретический союз двух удивительных феноменов предложили ученые из Национального университета Сингапура, заметившие между ними сходства, которыми можно воспользоваться в топологическом квантовом компьютере. Прежде чем мы продолжим говорить об этом феноменальном миксе, стоит разобраться в основах.

 

Прежде всего, темпоральные кристаллы похожи на обычные кристаллы тем, что они тоже основаны на повторяющихся единицах. Но вместо того чтобы растягиваться на три измерения в пространстве, они со временем повторяются. Очень необычна тут независимость резонанса движений частиц от постоянного источника энергии. Однако до того, как вы воскликните «Вечный двигатель!», следует знать, что темпоральные кристаллы не могут быть источником независимой энергии, так что они не нарушают никаких правил. Тем не менее эта особенность может сыграть важную роль в хранении информации, если привести кристаллы в так называемые магические состояния.

 

И вот тут ученым должны помочь майорановские фермионы. Существование этих частиц было предсказано 80 лет назад физиком-теоретиком Этторе Майорана. Он утверждал, что такие гипотетические элементарные частицы суть свои же античастицы. Более того, они являются типом фермионов — частиц с полуцелым значением спина. Если вкратце, то из них состоят атомы.

 

Почти за век исследований ученым не удалось наблюдать эти особые частицы Ферми в естественных условиях. Но современной науке известен другой феномен — электроны, чье взаимодействие создает нечто очень похожее на майорановские фермионы.

 

Фермионы Майораны — точнее, их квазичастичные двойники — можно заставить двигаться необычным образом во время их следования через проводник. Это «сплетенное» движение делает их идеальными кандидатами для создания топологической версии квантового компьютера. Тогда как обычная квантовая машина зависит от неопределенного состояния частицы — ее потенциального спина — для создания своего ключевого компонента, топологический квантовый компьютер, напротив, использует эти «косы».

 

Сплетение – косы – нулевых режимов Майорана / LI et. al

 

«Грубо говоря, «коса» означает обмен положениями двух частиц, — сказал физик Цзянбин Гун в интервью Phys.org. — В реальной жизни нам известно, что существуют разные типы «кос» и что конверсия одной «косы» в другую требует определенных операций, которых нет в естественных условиях».

 

«Косы» не настолько хрупки, как другие квантовые состояния, что делает их очень привлекательными для использования в основе квантовых вычислений. Суть в использовании этих майорановских фермионов, чтобы построить рабочее устройство. Создание этих частиц из темпоральных кристаллов может стать очень хорошим вариантом для достижения этой цели.

 

Исследователи смоделировали поведение сетки частиц, действующих как темпоральные кристаллы, и направили на их грани электроны в форме квазичастиц Майорана. Воздействие на эти особые частицы заставило их действовать так, как если бы они сплетались, приведя к состояниям, которые могут стать основой для операций в универсальном квантовом компьютере.

 

«Сплетение темпоральных кристаллов может быть потенциально полезным для квантовых вычислений, так как мы используем их особенности временной области и тем самым получаем больше кубитов для кодирования информации», — говорит Гун.

 

Больше кубитов — меньше железа. Добавьте сюда процессы, наименее подверженные ошибкам, и вы получите очень выгодные и практичные топологические квантовые компьютеры на основе темпоральных кристаллов. Далее ученые собираются исследовать способы наращивания этого процесса, переместив «косы» в массив проводов для создания более сложных шаблонов.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
7 часов назад
47 минут
Александр Березин

До массовой термоядерной энергетики 20 лет — и всегда будет 20 лет. Это незатейливая шутка сама стала старой еще 20 лет назад. Общество расстраивается от того, что термояд все никак не могут вывести на промышленный уровень. И лишь Илон Маск считает, что термоядерный реактор вовсе не нужен. Внимательный анализ показывает, что он прав. Даже если все технические проблемы термоядерной энергетики чудесным образом разрешатся, у нее не будет шансов вытеснить конкурентов. Как так вышло, и что тогда спасет человечество от энергетического кризиса?

Вчера, 11:36
67 минут
Ольга Иванова

Своими корнями история Армении уходит в глубокую древность и неразрывно связана с историей всего Древнего мира. Но зачастую, зная в деталях историю Рима и Древней Греции, мы в гораздо меньшей степени осведомлены о событиях, происходивших в Античное время в Армении, оказавшейся на перекрестке цивилизаций Запада и Востока. В силу многих причин она не попала в должном объеме в учебники и незнакома тем, кто интересуется историей. Попытаемся хоть немного исправить эту несправедливость.

Вчера, 15:39
5 минут
Илья Ведмеденко

Специалистам «Роскосмоса» удалось запустить основные двигатели нового модуля «Наука». Ранее сообщалось о технических неполадках, возникших после старта.

7 часов назад
47 минут
Александр Березин

До массовой термоядерной энергетики 20 лет — и всегда будет 20 лет. Это незатейливая шутка сама стала старой еще 20 лет назад. Общество расстраивается от того, что термояд все никак не могут вывести на промышленный уровень. И лишь Илон Маск считает, что термоядерный реактор вовсе не нужен. Внимательный анализ показывает, что он прав. Даже если все технические проблемы термоядерной энергетики чудесным образом разрешатся, у нее не будет шансов вытеснить конкурентов. Как так вышло, и что тогда спасет человечество от энергетического кризиса?

Вчера, 11:36
67 минут
Ольга Иванова

Своими корнями история Армении уходит в глубокую древность и неразрывно связана с историей всего Древнего мира. Но зачастую, зная в деталях историю Рима и Древней Греции, мы в гораздо меньшей степени осведомлены о событиях, происходивших в Античное время в Армении, оказавшейся на перекрестке цивилизаций Запада и Востока. В силу многих причин она не попала в должном объеме в учебники и незнакома тем, кто интересуется историей. Попытаемся хоть немного исправить эту несправедливость.

21 июля
4 минуты
Сергей Васильев

До сих пор было неизвестно, могут ли плоды передавать сигналы материнскому растению, но опыты, поставленные на томатах, показали, что это действительно происходит.

13 июля
4 минуты
Ольга Иванова

Международная команда ученых идентифицировала ДНК из почвы в грузинской пещере. Благодаря этому исследователям удалось восстановить геном человека возрастом 25 тысяч лет, не имея никаких скелетных останков.

8 июля
6 минут
Василий Парфенов

Подросток из бельгийского города Остенде стал вторым самым юным обладателем высшего образования в обозримой истории. Он с отличием окончил курс физики в Антверпенском университете и теперь собирается защитить магистерскую степень, а затем и докторскую диссертацию в этой области. Цель у него простая и понятная: увеличение продолжительности жизни человека вплоть до полного бессмертия за счет замены частей тела и органов механическими или искусственными.

11 июля
28 минут
Александр Березин

Еще год назад почти все были уверены, что эпидемия быстро закончится. Ведь научные исследования говорили: иммунитет переболевших очень сильный, а повторные заболевания крайне редки. Российские власти все еще верят в это: глава Роспотребнадзора Анна Попова утверждает, будто повторно болеет только 1%. От этого в России до сих пор ждут достижения «группового иммунитета» осенью — и, разумеется, снятия ковидных ограничений. К сожалению, это пустые надежды. Данные из других стран вообще не показывают реальной возможности достичь группового иммунитета за счет переболевших. Разбираемся в деталях.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Подтвердить?
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: