Shkencëtarët kanë vërejtur një fazë të re të materies në një kompjuter kuantik, pasi pulsojnë rrezet e dritës përmes kubitëve (qubits) në një model të frymëzuar nga sekuenca e Fibonaccit.
Ndërsa vetëm ky fakt tingëllon interesant, është edhe më magjepsëse që kjo çuditshmëri e mekanikës kuantike sillet sikur të ketë dy dimensione kohore, në vend të një. Shkencëtarët pohojnë se kjo veti i bën kubitët më rezistent dhe më të fortë, sepse atëherë ato mund të qëndrojnë të qëndrueshme gjatë gjithë periudhës së eksperimentit.
Ky stabilitet quhet edhe koherencë kuantike dhe është një nga themelet kryesore për të bërë një kompjuter kuantik të përsosur, por është edhe gjendja që është më e vështira për t’u arritur.
Një bit kuantik ose kubit është njësia bazë e informacionit në llogaritjen kuantike. Pra, mund të themi se kompjuterët kuantikë janë të përbërë nga grimca kuantike, dhe jo nga materiali standard nga i cili janë bërë kompjuterët dixhitalë.
Ndryshe nga një bit klasik që përpunon informacionin në një nga dy gjendjet, 1 ose 0, kubitët mund të jenë në të dyja në të njëjtën kohë; e cila përshkruhet si mbivendosje kuantike. Megjithatë, duhet theksuar se pas matjes, kubiti është në gjendjen që kemi matur.
Fizikani kuantik kompjuterik Philipp Dumitrescu i Institutit Flatiron thotë se kërkimi përfaqëson “një mënyrë krejtësisht të ndryshme të të menduarit për fazat e materies”.
“Unë kam punuar mbi këto ide teorike për më shumë se pesë vjet dhe është emocionuese t’i shoh ato të realizohen në eksperimente”, tha Dumitresku, raporton sciencealert.
Natyra matematikore e mbivendosjes kuantike mund të jetë tepër e fuqishme nga pikëpamja llogaritëse, pra mund të lehtësojë zgjidhjen e shumë problemeve. Por natyra disi e fshehtë, e pasigurt e një vargu kubitësh varet gjithashtu nga mënyra sesi gjendjet e tyre janë të ndërlidhura, domethënë në çfarë lloj bashkimi janë.
Lidhja kuantike (bashkimi kuantik) është një fenomen në fizikë që ndodh kur çifte ose grupe grimcash ndërveprojnë në mënyrë që gjendja kuantike e grimcave individuale të mos mund të përcaktohet në mënyrë të pavarur nga grimcat e tjera.
Dikush mund të thotë se bashkimi kuantik është një fenomen misterioz në të cilin dy grimca janë aq fort të ndërlidhura sa që sillen si një sistem i vetëm; pavarësisht nëse janë në të njëjtin laborator apo në dy skaje të ndryshme të galaktikës. Nëse matni vetitë e një grimce, tjetra do të marrë menjëherë vetinë e kundërt.
Albert Einstein e përshkroi këtë fenomen si “veprim misterioz në distancë” dhe shkencëtarët janë përpjekur ta përdorin këtë veti interesante të materies për vite me radhë.
Por gjëja frustruese është se kubitët mund të vijnë në kontakt me pothuajse çdo gjë në mjedis, duke çuar në gabime. Sa më delikate të jetë gjendja e kubitit, domethënë sa më shumë kaos të ketë në mjedisin e tij, aq më i madh është rreziku i humbjes së koherencës.
“Edhe nëse i mbani të gjithë atomet nën kontroll të rreptë, ata mund të humbasin vetitë e tyre kuantike për shkak të komunikimit me mjedisin. Kjo mund të ndodhë për shkak të ngrohjes ose ndërveprimit me gjërat në mënyra që nuk i keni planifikuar”, shpjegoi Dumitrescu.
“Në praktikë, pajisjet eksperimentale kanë shumë burime gabimi që mund të degradojnë koherencën pas vetëm disa pulseve laser”, shtoi ai.
Zbatimi i simetrisë mund të jetë një mënyrë për të mbrojtur kubitët nga dekoherenca. Për shembull, nëse rrotullojmë një katror të rregullt nëntëdhjetë gradë, ai do të mbetet ende në të njëjtën formë. Kjo simetri e mbron atë nga disa efekte të rrotullimit.
Nëse i synojmë kubitët me impulse lazer të ndarë në mënyrë të barabartë, mund të sigurojmë një simetri që nuk bazohet në hapësirë, por në kohë. Dumitrescu dhe kolegët e tij donin të shihnin nëse mund ta përforconin këtë efekt duke shtuar pothuajse periodicitet jo simetrik, por asimetrik.
Teorikisht, kjo do të nënkuptonte ekzistencën e jo simetrisë së një kohe, por dy.
Fizikantët e kryen eksperimentin në një kompjuter kuantik komercial të teknologjisë së fundit të projektuar nga kompania Quantinuum. Ky kompjuter kubit përdor 10 atome yterbiumi. Këto atome mbahen në një kurth jonesh elektrik, kështu që ato mund të maten ose kontrollohen me impulse laser.
Dumitrescu dhe kolegët krijuan një seri pulsesh të tilla bazuar në sekuencën e numrave Fibonacci, ku çdo segment është shuma e dy segmenteve të mëparshme. Kjo rezulton në një sekuencë që renditet por nuk përsëritet. Impulse të tilla laser mund të përshkruhen si një paraqitje njëdimensionale e një modeli dydimensional. Teorikisht, kjo do të thotë se ata potencialisht mund të imponojnë dy simetri kohore në kubit.
Ekipi testoi hipotezën e tyre duke ndezur lazer në një grup kubitësh, fillimisht në një grup simetrik, pastaj pothuajse periodikisht. Pas kësaj, ata matën koherencën e dy kubitëve. Gjatë sekuencës periodike, kubitët ishin të qëndrueshëm për 1.5 sekonda, dhe për sekuencën pothuajse periodike, ato ishin të qëndrueshme për 5.5 sekonda – kohëzgjatja e eksperimentit.
Simetria shtesë kohore, besojnë shkencëtarët, shtoi një shtresë tjetër mbrojtjeje kundër dekoherencës kuantike.
