Particula care își amintește trecutul, descoperită cu un computer cuantic

Particula care își amintește trecutul, căutată de mult timp, a fost creată folosind un computer cuantic. Particula, numită anyon, ar putea îmbunătăți performanța computerelor cuantice în viitor.

Anyonul este diferit de orice altă particulă pe care o cunoaștem, deoarece păstrează un fel de evidență a ceea ce a fost înainte. În mod normal, înlocuirea repetată a particulelor, cum ar fi un electron sau un foton, face ca acestea să fie complet schimbate, ceea ce face imposibil de determinat dacă schimbul a avut loc.

• Nebuloasa Cap de Cal, observată în detalii fără precedent cu Telescopul Webb
• Enzimele descoperite în bacteriile intestinale pot schimba grupele de sânge ale unui donator

Dar în anii 1970, fizicienii și-au dat seama că acest lucru nu era valabil în cazul anumitor cvasiparticule care pot exista doar în două dimensiuni, pe care le-au numit anyoni. Cvasiparticulele, după cum sugerează și numele, nu sunt particule adevărate, ci mai degrabă vibrații colective care se comportă ca și cum ar fi particule.

Spre deosebire de alte particule, schimbările anyonilor sunt fundamentale, numărul de schimburi influențând modul în care aceștia vibrează. Grupurile dintr-o anumită varietate, numite anyon non-abelian, poartă o amintire a ordinii în care au fost schimbate, la fel cum o bucată de frânghie împletită păstrează ordinea în care au fost încrucișate firele sale.

Dar dacă firele unei frânghii interacționează fizic, anyonii interacționează prin fenomenele cuantice ciudate de inseparabilitate, în care proprietățile particulelor sunt indisolubil legate prin spațiu, scrie NewScientist.

Această memorie inerentă și natura cuantică a cvasiparticulelor, fac din particula care își amintește trecutul un mod atractiv de a face calcul cuantic, dar aceasta nu a fost găsită niciodată experimental.

Cum a fost găsită particula care își amintește trecutul?

Acum, Henrik Dryer, de la compania de calcul cuantic Quantinuum, și colegii săi spun că au reușit să o găsească. Cercetătorii au dezvoltat un nou procesor cuantic, numit H2, care utilizează ioni de iterbiu și bariu prinși prin câmpuri magnetice și lasere pentru a crea qubiți (sau biți cuantici), blocul de bază al unui computer cuantic.

Cercetătorii au „încurcat” acești qubiți într-o formațiune numită structură Kagome, un model de stele interconectate obișnuit în coșurile tradiționale japoneze țesute. Acest lucru le-a dat qubiților proprietăți mecanice cuantice identice cu cele prezise pentru anyoni și, atunci când echipa a ajustat interacțiunile dintre qubiți într-un mod care a fost echivalent cu mutarea anyonilor, au putut testa și confirma modificările distinctive dependente de schimb în proprietățile acestora.

„Acesta este primul test convingător care a reușit să facă asta, așa că acesta ar fi primul caz de ceea ce ați numi ordine topologică non-abeliană”, spune Steven Simon, de la Universitatea Oxford (Anglia). Faptul că ne putem juca cu anyonii folosind computerul cuantic este util și pentru cercetătorii care doresc să înțeleagă mai bine această stare exotică a materiei, spune el.

Au reușit cercetătorii să găsească într-adevăr particula?

Dar nu toată lumea este de acord că Quantinuum a creat de fapt anyoni non-abelieni, mai degrabă decât să-i simuleze pur și simplu. „Știu că sunt foarte încântați de munca lor și ar trebui să fie entuziasmați, dar este doar o simulare”, spune Jiannis Pachos, de la Universitatea din Leeds (Marea Britanie). Asta înseamnă că ar putea lipsi anumite proprietăți prezente în particulele reale, spune el.

Dryer are o viziune diferită, spunând că natura de cvasiparticulă a anyonilor înseamnă că o simulare este identică cu particula reală. „O proprietate contraintuitivă a acestor anyoni este că nu sunt cu adevărat fizici, nu le pasă din ce sunt făcuți”, spune Dryer.

„Lor le pasă doar de informații și de inseparabilitate, așa că dacă aveți un sistem care poate crea acest tip de inseparabilitate, puteți crea același tip de anyoni”, a spus el.

Studiul poate fi găsit în arXiv.

Vă recomandăm să citiți și:

Un vis al lui Nikola Tesla ar putea fi deveni realitate cu ajutorul DARPA

Inginerii încearcă să obțină energie din resturile de fructe

Telescopul Webb a detectat vapori de apă, dar proveniența lor este necunoscută

Extratereștrii ar putea cartografia Pământul cu ajutorul semnalelor de la turnurile de telefonie mobilă