Для создания квантового компьютера совместят темпоральные кристаллы и майорановские фермионы — Naked Science
23.06.2018
8 минут
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

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.

Позавчера, 15:33
40 минут
Александр Березин

Женщины заводят ребенка не от мужа тем чаще, чем ниже его социальная ценность. Попробуем разобраться, как биология подталкивает их к изменам и почему моногамия имеет все шансы на реванш.

Сегодня, 12:57
6 минут
Сергей Васильев

Эксперименты снова указали на существование частицы Х17 — загадочного бозона-переносчика еще неизвестного фундаментального взаимодействия.

Вчера, 15:51
4 минуты
Илья Ведмеденко

Исследователь Уильям Ромозер полагает, что ему удалось увидеть на Марсе живых существ, в частности насекомых. Вероятно, причиной этого стала парейдолия — зрительная иллюзия.

15 ноября
6 минут
Никита Шевцов

Ученые впервые воспроизвели в реальности парадокс друга Вигнера. В результате физики выяснили, что квантовые явления субъективны: каждый наблюдатель может иметь свои альтернативные факты насчет них, и все они будут правдивы.

18 ноября
4 минуты
Сергей Васильев

Накопление эпигенетических модификаций ДНК позволило провести параллели между возрастом собак и людей и найти новую формулу для пересчета одного в другой.

Позавчера, 15:33
40 минут
Александр Березин

Женщины заводят ребенка не от мужа тем чаще, чем ниже его социальная ценность. Попробуем разобраться, как биология подталкивает их к изменам и почему моногамия имеет все шансы на реванш.

15 ноября
6 минут
Никита Шевцов

Ученые впервые воспроизвели в реальности парадокс друга Вигнера. В результате физики выяснили, что квантовые явления субъективны: каждый наблюдатель может иметь свои альтернативные факты насчет них, и все они будут правдивы.

18 ноября
4 минуты
Сергей Васильев

Накопление эпигенетических модификаций ДНК позволило провести параллели между возрастом собак и людей и найти новую формулу для пересчета одного в другой.

Позавчера, 15:33
40 минут
Александр Березин

Женщины заводят ребенка не от мужа тем чаще, чем ниже его социальная ценность. Попробуем разобраться, как биология подталкивает их к изменам и почему моногамия имеет все шансы на реванш.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

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: