I fisici hanno creato una fase insolita della materia con due dimensioni temporali

Gli scienziati del Center for Computational Quantum Physics del Flatiron Institute di New York hanno creato una nuova fase della materia mai vista prima. La sua particolarità è che gli atomi hanno due dimensioni temporali, sebbene esistano nel nostro unico flusso temporale. I fisici hanno creato questa strana fase della materia sparando un laser con un impulso basato sulla sequenza di Fibonacci agli atomi usati all'interno di un computer quantistico. Affermano che questa potrebbe essere una svolta nell'informatica quantistica perché potrebbe proteggere le informazioni archiviate dagli errori che si verificano negli attuali metodi di archiviazione quantistica. Il degrado dei dati si verifica ancora, ma a un ritmo molto più lento.

L'autore principale dell'articolo, Philip Dumitrescu, ha affermato di aver lavorato su questa teoria per più di cinque anni, ma questa è la prima volta che è stata "realizzata" in esperimenti pratici. I ricercatori hanno implementato la loro teoria illuminando gli ioni dell'elemento itterbio con impulsi laser nei computer quantistici. Quando si sono scontrati con gli ioni in uno schema ripetitivo standard (AB, AB, AB...), i qubit sono rimasti quantici per 1,5 secondi, cosa che hanno notato essere un incredibile miglioramento.

Tuttavia, quando hanno irradiato gli ioni con impulsi secondo la sequenza di Fibonacci (A, AB, ABA, ABAAB, ABAABABA…), i qubit sono rimasti quantici per 5,5 secondi. I risultati sono notevoli considerando che la vita media di un qubit è di circa 500 nanosecondi (0,00000005 secondi). Questa breve durata è dovuta al fatto che il qubit lascia il suo stato quantistico (dove esiste sia come 1 che come 0) ogni volta che viene osservato o misurato. Anche le interazioni con altri qubit sono sufficienti per distruggere questo stato quantistico.

I processi fisici che sono alla base dell'esperimento possono essere illustrati sul motivo a mosaico di Penrose. Come i cristalli tipici, questo quasicristallo ha un reticolo stabile, ma una struttura non ripetitiva. Questo modello è una rappresentazione bidimensionale di un reticolo quadrato a cinque dimensioni. I ricercatori volevano creare la stessa struttura simmetrica, ma l'hanno costruita non nello spazio, ma nel tempo. I fisici hanno usato un laser pulsato con una sequenza di Fibonacci per creare un qubit di dimensioni superiori che avesse una "simmetria temporale". Quando "schiacciato" nel nostro spazio quadridimensionale, il qubit risultante ha due dimensioni temporali. Questa dimensione extra protegge il qubit in una certa misura dal degrado quantistico. Tuttavia, si applica solo ai "bordi" esterni della serie di 10 ioni itterbio (il primo e il decimo qubit).

Sebbene i fisici abbiano dimostrato che questo metodo crea qubit molto più affidabili, ammettono che c'è ancora molto lavoro da fare. Questa nuova fase della materia potrebbe portare alla conservazione a lungo termine delle informazioni quantistiche, ma solo se riescono in qualche modo a integrarle in un computer quantistico.