Fysiker skapar den mest komplexa tids kristallen i kvantdator

Forskare har producerat den mest intrikata tids kristallen hittills med hjälp av IBM:s supraledande kvantdator. Detta tvådimensionella kvantmaterial upprepar sin struktur i tiden och cyklar genom konfigurationer obegränsat. Framstegen förbättrar förståelsen av kvantsystem och deras potential för materialdesign.

Tids kristaller skiljer sig från traditionella kristaller som har upprepade atommönster i rymden. Istället uppvisar tids kristaller ett mönster som upprepas över tid och behåller sina konfigurationer utan extern energitillförsel, så länge miljöstörningar är minimala. Nicolás Lorente vid Donostia International Physics Center i Spanien, tillsammans med kollegor, använde 144 supraledande kvantbitar i ett bikupemönster på en IBM kvantdator. Varje kvantbit simulerade en partikel med kvantspinn, liknande komponenter i kvantmaterial som magneter. Genom att modulera interaktionerna mellan dessa kvantbitar över tid med specifika styrkemönster skapade teamet en tvådimensionell tids kristall – mer komplex än tidigare endimensionella versioner. Denna uppställning möjliggjorde för forskarna att kartlägga systemets fasdiagram, som illustrerar alla möjliga tillstånd under varierande förhållanden, liknande hur ett vattenfasdiagram anger fasta, flytande eller gasformiga faser baserat på temperatur och tryck. Jamie Garcia vid IBM, som inte var involverad i studien, noterade att detta arbete „kan vara det första i många steg som så småningom kan leda till att kvantdatorer hjälper till att designa nya material baserat på en fullständigare bild av alla egenskaper ett kvantsystem kan ha, inklusive så udda som tids kristaller.“ De underliggande ekvationerna var för komplexa för konventionella datorer utan approximationer, vilket belyser kvantberäkningens fördelar. Kvantfel krävde dock korsverifiering med klassiska metoder för att bedöma tillförlitligheten. Biao Huang vid University of Chinese Academy of Sciences kommenterade: „Tvådimensionella system är praktiskt mycket svåra att simulera numeriskt, så den storskaliga kvant simuleringen med mer än 100 kvantbitar bör ge en ankarpunkt för framtida forskning.“ Denna framsteg kopplar tids kristaller till tillämpningar i kvantsensorer och fördjupar insikterna i kvantmateria. Resultaten publiceras i Nature Communications (DOI: 10.1038/s41467-025-67787-1).

Relaterade artiklar

Nya beräkningar tyder på att tidkristaller, en gång sedda som en kvantmekanisk uddahet, kan fungera som byggstenar för mycket precisa kvantklockor. Forskare analyserade system med kvantpartiklar och fann att tidkristaller bibehåller noggrannhet bättre vid mätning av korta tidsintervall jämfört med konventionella faser. Denna utveckling kan erbjuda alternativ till befintliga tidtagnings teknologier.

Rapporterad av AI

Forskare i Australien har utvecklat den största kvant-simulatorn hittills, med 15 000 qubits för att modellera exotiska kvantmaterial. Denna enhet, känd som Quantum Twins, kan hjälpa till att optimera supraledare och andra avancerade ämnen. Byggd genom att bädda in fosforatomer i kiselchip, erbjuder den hittills oöverträffad kontroll över elektroners egenskaper.

Forskare vid New York University har utvecklat en metod för att styra sammansättningen av mikroskopiska partiklar till kristaller med hjälp av ljus. Denna teknik, som beskrivs i tidskriften Chem, ger realtidsstyrning av kristalltillväxt och upplösning. Metoden kan bana väg för nya responsiva material för tillämpningar inom optik och fotonik.

Rapporterad av AI

Forskare vid RPTU University of Kaiserslautern-Landau har simulerat en Josephson-förbindning med ultrakalla atomer och avslöjat viktiga kvanteffekter som tidigare varit dolda i supraledare. Genom att separera Bose-Einstein-kondensat med en rörlig laserrädd, observerade de Shapiro-trappor och bekräftade fenomenets universalitet. Resultaten, publicerade i Science, bygger broar mellan atomära och elektroniska kvantsystem.

 

 

 

Denna webbplats använder cookies

Vi använder cookies för analys för att förbättra vår webbplats. Läs vår integritetspolicy för mer information.
Avböj