Dolar 13,6691
Euro 15,5360
Altın 784,58
BİST 2.005
Adana Adıyaman Afyon Ağrı Aksaray Amasya Ankara Antalya Ardahan Artvin Aydın Balıkesir Bartın Batman Bayburt Bilecik Bingöl Bitlis Bolu Burdur Bursa Çanakkale Çankırı Çorum Denizli Diyarbakır Düzce Edirne Elazığ Erzincan Erzurum Eskişehir Gaziantep Giresun Gümüşhane Hakkari Hatay Iğdır Isparta İstanbul İzmir K.Maraş Karabük Karaman Kars Kastamonu Kayseri Kırıkkale Kırklareli Kırşehir Kilis Kocaeli Konya Kütahya Malatya Manisa Mardin Mersin Muğla Muş Nevşehir Niğde Ordu Osmaniye Rize Sakarya Samsun Siirt Sinop Sivas Şanlıurfa Şırnak Tekirdağ Tokat Trabzon Tunceli Uşak Van Yalova Yozgat Zonguldak
İstanbul 13 °C
Sağanak Yağışlı

Yeni Kuantum Hesaplama Mimarilerini Kullanarak Zaman Kristalleri Oluşturma

11.11.2021
73
Yeni Kuantum Hesaplama Mimarilerini Kullanarak Zaman Kristalleri Oluşturma
Ayrık Zaman Kristali

UC Berkeley fizikçisi Norman Yao ilk olarak beş yıl önce bir zaman kristalinin nasıl yapılacağını açıkladı – desenleri uzay yerine zamanda tekrarlanan yeni bir madde biçimi. Ancak zümrüt veya yakut kristallerinin aksine, bu zaman kristalleri sadece bir saniyenin çok küçük bir kısmı için mevcuttu.

Ama zaman kristalleri için zaman geldi. Yao’nun orijinal önerisinden bu yana, yeni anlayışlar, zaman kristallerinin her biri kendi farklı mekanizmasıyla stabilize edilmiş birçok farklı biçimde geldiğinin keşfedilmesine yol açtı.

Yeni kullanma, kuantum hesaplama mimarilerde, birkaç laboratuvar, periyodik olarak yönlendirilen kuantum kübitlerini sürekli bir alt harmonik çalkalanma durumunda tutmak için düzensizliği kullanan bir zaman kristalinin çok vücutlu yerelleştirilmiş bir versiyonunu yaratmaya yaklaştı – kübitler salınım yapar, ancak yalnızca sürücünün diğer her periyodunda.

Geçen hafta Science dergisinde yayınlanan bir makalede, Yao ve QuTech’teki meslektaşları – Delft Teknoloji Üniversitesi ile Hollanda’daki bağımsız bir araştırma grubu olan TNO arasındaki bir işbirliği – yaklaşık sekiz saniye süren ve 800 salınım değerine karşılık gelen çok gövdeli yerelleştirilmiş ayrık bir zaman kristalinin yaratıldığını bildirdi. Kubitlerin – dijital bilgisayarlardaki ikili bitlerin analogu olan kuantum bitlerinin – elmasın içine gömülü karbon-13 atomlarının nükleer dönüşleri olduğu bir elmasa dayalı bir kuantum bilgisayar kullandılar.

QuTech’ten Joe Randall, “Mükemmel bir şekilde izole edilmiş bir zaman kristali prensipte sonsuza kadar yaşayabilirken, herhangi bir gerçek deneysel uygulama çevre ile etkileşimler nedeniyle bozulacaktır” dedi. “Ömrünü daha da uzatmak bir sonraki sınırdır.”

İlk olarak bu yaz arXiv’de yayınlanan sonuçlar, Google’ın süper iletken kuantum bilgisayarı Sycamore kullanılarak Google, Stanford ve Princeton’dan araştırmacılar tarafından neredeyse eş zamanlı bir deneyde tekrarlandı. Bu gösteri, süper iletken alüminyum şeritlerden yapılmış 20 kübit kullandı ve saniyenin onda sekizi kadar sürdü. Hem Google’ın hem de QuTech’in zaman kristalleri, bir tür denge dışı malzeme olan maddenin Floquet fazları olarak adlandırılır.

QuTech baş araştırmacısı Tim Taminiau, “Birden fazla deneysel atılımın aynı anda gerçekleşmesi son derece heyecan verici” diyor. “Bütün bu farklı platformlar birbirini tamamlıyor. Google deneyi iki kat daha fazla kübit kullanır; zaman kristalimiz yaklaşık 10 kat daha uzun yaşar.”

Qutech’in ekibi, dokuz karbon-13 kübitini, çok vücutlu yerelleştirilmiş bir zaman kristali oluşturma kriterlerini karşılamak için doğru şekilde manipüle etti.

UC Berkeley fizik doçenti Yao, “Bir zaman kristali belki de maddenin denge dışı fazının en basit örneğidir” dedi. “QuTech sistemi, örneğin Floquet topolojik fazlar dahil olmak üzere diğer denge dışı fenomenleri keşfetmeye mükemmel bir şekilde hazır.”

Bu sonuçlar, Yao’nun grubunu da içeren başka bir zaman kristal gözleminin hemen ardından geliyor. Orada, araştırmacılar, yüksek frekanslı sürüş yoluyla alt harmonik salınımların stabilize edildiği, pretermal zaman kristali olarak adlandırılan bir kristal gözlemlediler. Deneyler, Maryland Üniversitesi’ndeki Monroe’nun laboratuvarında, beş yıl önce zaman kristalin dinamiklerinin ilk imzalarını gözlemleyen aynı sistem olan, tek boyutlu bir tutsak atomik iyon zinciri kullanılarak gerçekleştirildi. İlginç bir şekilde, doğuştan kuantum Floquet fazını temsil eden çok cisimli lokalize zaman kristalinden farklı olarak, pretermal zaman kristalleri, maddenin kuantum veya klasik fazları olarak var olabilir.

Birçok açık soru kaldı. Zaman kristalleri için pratik uygulamalar var mı? Dağılma, bir zaman kristalinin ömrünü uzatmaya yardımcı olabilir mi? Ve daha genel olarak, yönlendirilen kuantum sistemleri nasıl ve ne zaman dengelenir? Bildirilen sonuçlar, katılardaki spin kusurlarının istatistiksel fizikteki bu önemli açık soruları deneysel olarak incelemek için esnek bir platform olduğunu göstermektedir.

UC Berkeley lisansüstü öğrencisi Francisco Machado, “Etkileşimlerini kontrol etmeye devam ederken dönüşleri çevrelerinden izole etme yeteneği, bilgilerin nasıl korunduğunu veya kaybolduğunu incelemek için harika bir fırsat sunuyor” dedi. “Daha sonra ne olacağını görmek büyüleyici olacak.”

Kapak Resmi: Bir sanatçının elmastaki dokuz karbon-13 atomunun nükleer spinleriyle temsil edilen dokuz kubitten oluşan ayrık zamanlı bir kristal izlenimi. Bağlı dönüşler zinciri, durumlarını periyodik olarak tersine çevirdikleri bir aşamada kilitlenir. Kredi: Joe Randall ve Tim Taminiau, QuTech’in izniyle.

Referanslar:

J. Randall, CE Bradley, FV van der Gronden, A. Galicia, MH Abobeih, M. Markham, DJ Twitchen, F. Machado, NY Yao ve TH Taminiau, 4 Kasım 2021, Science.
DOI: 10.1126/science.abk0603

arXiv:2107.13571

A. Kyprianidis, F. Machado, W. Morong, P. Becker, KS Collins, DV Else, L. Feng, PW Hess, C. Nayak, G. Pagano, NY Yao ve C. Monroe, 11 Haziran 2021, Science.
DOI: 10.1126/science.abg8102

ZİYARETÇİ YORUMLARI - 0 YORUM

Henüz yorum yapılmamış.