Physiker haben eine ungewöhnliche Phase der Materie mit zwei Zeitdimensionen geschaffen
Wissenschaftler des Center for Computational Quantum Physics am Flatiron Institute in New York haben eine neue, noch nie dagewesene Phase der Materie geschaffen. Ihre Besonderheit besteht darin, dass Atome zwei zeitliche Dimensionen haben, obwohl sie in unserem einzigen Zeitstrom existieren. Die Physiker schufen diese seltsame Materiephase, indem sie einen Laser mit einem Puls auf der Grundlage der Fibonacci-Folge auf die in einem Quantencomputer verwendeten Atome feuerten. Sie behaupten, dass dies ein Durchbruch in der Quanteninformatik sein könnte, weil es gespeicherte Informationen vor Fehlern schützen könnte, die bei den derzeitigen Quantenspeichermethoden auftreten. Datenverluste treten zwar immer noch auf, aber in einem viel langsameren Tempo.
Der Hauptautor der Arbeit, Philip Dumitrescu, sagte, dass er seit mehr als fünf Jahren an dieser Theorie arbeitet, aber dass dies das erste Mal ist, dass sie in praktischen Experimenten "realisiert" wurde. Die Forscher setzten ihre Theorie um, indem sie Ionen des Elements Ytterbium mit Laserpulsen in Quantencomputern beleuchteten. Wenn sie mit den Ionen in einem sich wiederholenden Standardmuster (AB, AB, AB...) kollidierten, blieben die Qubits 1,5 Sekunden lang quantenfähig, was eine unglaubliche Verbesserung darstellte.
Wenn sie die Ionen jedoch mit Impulsen gemäß der Fibonacci-Folge (A, AB, ABA, ABAAB, ABAABABABA...) bestrahlten, blieben die Qubits 5,5 Sekunden lang quantenhaft. Die Ergebnisse sind bemerkenswert, wenn man bedenkt, dass die durchschnittliche Lebensdauer eines Qubits etwa 500 Nanosekunden (0,00000005 Sekunden) beträgt. Diese kurze Lebensdauer ist darauf zurückzuführen, dass das Qubit seinen Quantenzustand (in dem es sowohl als 1 als auch als 0 existiert) jedes Mal verlässt, wenn es beobachtet oder gemessen wird. Selbst Wechselwirkungen mit anderen Qubits reichen aus, um diesen Quantenzustand zu zerstören.
Die physikalischen Prozesse, die dem Experiment zugrunde liegen, lassen sich anhand des Mosaikmusters von Penrose veranschaulichen. Wie typische Kristalle hat dieser Quasikristall ein stabiles Gitter, aber eine sich nicht wiederholende Struktur. Dieses Muster ist eine zweidimensionale Darstellung eines fünfdimensionalen quadratischen Gitters. Die Forscher wollten die gleiche symmetrische Struktur schaffen, aber sie bauten sie nicht im Raum, sondern in der Zeit. Die Physiker verwendeten einen gepulsten Laser mit einer Fibonacci-Folge, um ein höherdimensionales Qubit zu erzeugen, das "zeitliche Symmetrie" besitzt Wenn es in unseren vierdimensionalen Raum "gequetscht" wird, hat das resultierende Qubit zwei Zeitdimensionen. Diese zusätzliche Dimension schützt das Qubit bis zu einem gewissen Grad vor Quantenverschlechterung. Sie gilt jedoch nur für die äußeren "Ränder" der Reihe von 10 Ytterbium-Ionen (das erste und das zehnte Qubit).
Obwohl die Physiker nachgewiesen haben, dass mit dieser Methode wesentlich zuverlässigere Qubits erzeugt werden können, räumen sie ein, dass noch viel Arbeit zu leisten ist. Diese neue Phase der Materie könnte zu einer Langzeitspeicherung von Quanteninformationen führen, aber nur, wenn sie irgendwie in einen Quantencomputer integriert werden kann.
Quelle: www.techspot.com
