İyonik bir kuantum bilgisayarla yapılan deneyler sırasında, Amerikalı fizikçiler, kuantum nesnelerinin iki farklı zaman boyutundaymış gibi davranmaya başladıkları geçişin ardından, maddenin önceden bilinmeyen bir topolojik fazını keşfettiler.
“Maddenin böyle bir aşaması, kuantum bilgisinin uzun süreli depolanması için kullanılabilir. Ancak bunu yapmak için, bu kuantum yarı kristallerin kuantum bilgisayarlara nasıl bağlanabileceğini anlamamız gerekiyor. Bu sorunu çözmek için aktif olarak çalışıyoruz.”– dedi New York’taki Flatiron Enstitüsü’nde (ABD) bir araştırmacı olan Philip Dumitrescu.
Modern fiziğin temellerinden biri “zamanın oku” kavramıdır. Zamanın geçmişten geleceğe tek bir yönde hareket ettiğini ve bu da onu geri “geri sarmayı” imkansız hale getirdiğini ima eder. Üç yıl önce, Moskova Fizik ve Teknoloji Enstitüsü’nden bilim adamları, bu kuralın kuantum düzeyinde ihlal edilebileceğini buldular. Bu, kuantum bilgisayarın içinde zamanı tersine çevirmelerine ve aynı anda hem ileri hem de geri gitmelerine izin verdi.
Dumitrescu ve meslektaşları, 2020 yılında Quantenuum şirketi tarafından oluşturulan System Model H1 kuantum bilgisayarıyla yapılan deneyler sırasında zamanın “yanlış” akışının başka bir örneğini keşfettiler. Bu bilgisayar, kuantum hesaplamaları yaparken tüm komşularıyla etkileşime girebilen on iterbiyum-171 iyonu temelinde inşa edilmiştir.
ABD’li fizikçiler, Sistem Modeli H1 kübitleri ile bu iyonlar ve çevre arasındaki rastgele kuantum etkileşimlerinin, bu makinenin çalışmasındaki hataların görünümünü nasıl etkilediğini anlamaya çalıştı. Bu parçacıklarla yapılan deneyler sırasında, iterbiyum iyonlarının, fizikçilerin “zamanın kuantum yarı kristali” olarak adlandırdıkları, önceden bilinmeyen bir faz durumuna aktarılabileceğini keşfettiler.
Bilim adamlarının açıkladığı gibi, bu duruma geçişle birlikte iterbiyum iyonları, aynı anda iki farklı zaman boyutundaymış gibi davranmaya başlar. Sonuç olarak, kuantum özellikleri, doğal ve insan yapımı yarı kristallerdeki atomların düzeninin nasıl değiştiğine benzer şekilde, zaman içinde yarı-periyodik bir şekilde değişmeye başlar.
Sistem Modeli H1 ile yapılan sonraki deneyler, iterbiyum iyonlarının özelliklerindeki bu tür değişikliklerin, onları harici parazit kaynaklarına karşı daha korumalı hale getirdiğini gösterdi. Sonuç olarak, kübitler, hesaplamalar sırasında bu kuantum bilgisayarın normal çalışma döngüsünden yaklaşık 3,6 kat daha uzun süre sabit kaldı.
Dumitrescu ve meslektaşlarının önerdiği gibi, böyle bir yaklaşım, yakın gelecekte multiqubit kuantum bilgisayarların çeşitli girişim türlerine karşı savunmasızlığını azaltmayı mümkün kılacaktır. Fizikçilerin özetlediği gibi, bu pratik problemleri çözebilen karmaşık bilgisayarların gelişimini hızlandıracak.