科学家用斐波那契激光创造“额外”时间维度

通过向量子计算机内的原子发射斐波那契激光脉冲量子计算机摧毁比特币，物理学家创造了一种全新且奇异的物质相，其行为就好像它具有两个时间维度。 通过使用激光有节奏地摇动 10 个镱离子链以产生新的物质相，科学家们能够以更防错的方式存储信息，从而为量子计算机长期存储数据打开了大门。 道路中断。

物理学家并不打算创造一个具有理论上额外时间维度的相，他们也不在寻找一种更好地存储量子数据的方法。 相反，他们感兴趣的是创造一种超越标准固体、液体、气体和等离子体的新物质状态。 他们着手在量子计算机公司 Quantinuum 的 H1 量子处理器中构建新的物质相，该处理器由真空室中的 10 个镱离子组成，这些离子由离子阱中的激光精确控制。

在普通计算机使用构成所有计算基础的位（0 或 1）的地方，量子计算机被设计为使用量子位，量子位也可以以 0 或 1 的状态存在。但是由于量子世界的奇异定律，量子位可以作为 0 和 1 状态的组合或叠加存在，直到它们被测量的那一刻。 这种奇怪的行为是量子计算能力的关键，因为它允许量子比特通过量子纠缠连接在一起，这使得量子计算机可以同时执行多项计算，从而大大提高了它们对经典设备的处理能力。

但量子计算机的发展一直受到一个重大缺陷的阻碍：它们不能完全与量子计算机外部的环境隔离，它们还与外部环境相互作用，导致它们失去量子特性，以及信息它们带有一个称为退相干的过程。

为了解决这些讨厌的退相干效应并创造一个新的稳定相，物理学家研究了一组特殊的相，称为拓扑相。 量子纠缠不仅使量子设备能够通过量子位的奇异静态位置对信息进行编码，而且还能将它们编织成整个材料的动态运动和相互作用——以材料纠缠态的形状或拓扑结构。 这创建了一个“拓扑”量子位，它以由多个部分而不是单个部分形成的形状对信息进行编码，从而大大降低了信息相位丢失的可能性。

从一个阶段移动到另一个阶段的一个关键标志是物理对称性的破坏。 在量子计算机内部创建一个新的拓扑相也依赖于对称性破缺，但在这个新相中，对称性不是在空间上而是在时间上被打破。

通过用激光周期性地撞击链中的每个离子，物理学家希望打破静止离子的连续时间对称性并强加它们自己的时间对称性，这将在材料中形成一种节奏模式。 拓扑阶段。 但是实验失败了。 传统的激光脉冲不是生成不受退相干效应影响的拓扑相，而是放大系统外部的噪声，在系统启动后不到 1.5 秒内将其破坏。

在重新考虑实验后，研究人员意识到，要创建一个更稳健的拓扑相，他们需要将多个对称性捆绑到离子链中，以减少系统被破坏的可能性。 为此，他们决定找到一种脉冲模式，这种模式不会简单而有规律地重复，但会及时显示出某种高度的对称性。

这将他们引向了斐波那契数列，该数列中的下一个数字是通过将前两个数字相加而创建的。 这个斐波那契脉冲创造了一种时间对称性，就像空间中的准晶体一样量子计算机摧毁比特币，有序且永不重复。 与准晶体一样，斐波那契脉冲将高维模式挤压到低维表面上。 在空间准晶体（如彭罗斯铺砌）的情况下，五维晶格的切片被投影到二维表面上。 在查看斐波那契脉冲模式时，我们看到两个理论时间对称性被扁平化为一个物理时间对称性。

当团队对其进行测试时，新的准周期性斐波那契脉冲创建了一个拓扑阶段，保护系统在整个 5.5 秒测试期间不会丢失数据。 事实上，他们创造了一个比其他阶段更长时间不受退相干影响的阶段。