谷歌稱用量子計算機造出了時間晶體

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【大紀元2021年08月09日訊】(大紀元記者高文森編譯報導)7月28日發表在論文預印網arXiv,由谷歌公司、美國普林斯頓大學、和斯坦福大學等知名機構合作的一項研究報告說,他們使用量子計算機造出了「時間晶體」。

美國物理學家維爾切克(Frank Wilczek)於2012年第一次提出了時間晶體的概念。普通晶體就是裡面的原子按照特定規律重復排布的物質,像鹽、雪花等物體,可以理解為內部的結構在空間上重復相同的規律。時間晶體裡面也有特定重復的結構,但是它按照一定的時間規律重復,可以理解為內部的結構在時間內重復相同的規律,所以被稱為時間晶體。

理論上說,這種物質在不需要耗費能量的情況下,內部的原子可以不停歇地振動、自旋,或先朝一個方向運動,之後朝另一個方向運動,展現一種永動的神奇狀態。時間晶體是一種打破熱力學認知的物體。很多科學家認為這種物質不存在。

2016年,一組科學家提出了第一份構建時間晶體的藍圖,是時間晶體研究的一個重要里程碑。量子雜誌(Quanta Magazine)介紹說,這種時間晶體具有三大核心元素。第一是有一組各自具有磁場朝向的磁性粒子,被鎖定在不同的高能態和低能態下,研究人員將這稱為多體定位(many-body localization)。

第二要素是,這些粒子的朝向可以完全翻轉,形成一個鏡像版本,實際上就像是一個次級多體定位狀態。

最後,通過應用激光,刺激這些狀態之間不斷轉變並重復循環:從本態到鏡像態,再變回去,但是卻不會消耗激光的能量。

現在,這份研究提出,利用一個擁有20個量子比特的量子電腦芯片,「通過控制單個量子比特之間互動的強度,實現了隨機互動和多體定位」。之後,使用微波翻轉這些粒子,讓它們在本態和鏡像態之間變換,無需消耗外部能量。

目前還不明確這項研究能夠展現怎樣實際的用途。研究者表示,這展示了「使用目前的量子處理器研究物質的非平衡相,是一種具有擴展性的方法」。簡而言之,就是說這份研究展示了量子計算機可用於研究時間晶體。

這份研究尚未經過同行審議。◇

責任編輯:朱涵儒

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