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时间晶体首次实现配对运作 可用于量子计算机
www.creaders.net | 2022-06-28 21:28:33  大纪元 | 0条评论 | 查看/发表评论
 

  新实验造出了两个时间晶体,第一次让它们互相接触,观察到它们共存了超过15分钟。所谓晶体,就是内部结构在空间上按照特定规律重复排布的物质,比如盐、雪花等物体;而时间晶体则是内部的结构按照一定的时间规律重复的物质。

时间晶体首次实现配对运作 可用于量子计算机

  时间晶体的概念最早于2012年提出,2016年一组科学家第一次提出了一份具体的设计蓝图。时间晶体是存在于量子世界的物质,它的特性违背物理常识规律,但是遵循量子物理学的规律。比如,其内部的分子可以呈现永动机一样的运动模式。

  6月2日发表于《自然·通讯》(Nature Communications)期刊的一份研究称,这种物质不仅能被造出来,而且有希望应用于各种设备。

  这项研究的负责人英国兰卡斯特大学(Lancaster University)物理系的萨穆利·奥蒂(Samuli Autti)说:“大家都认为永动机是不可能存在的。可是,在量子力学领域,永动的状态是可行的,只要你闭上眼睛。”

  奥蒂指的是量子力学中的海森堡(Heisenberg)测不准原理,意即量子系统一旦被测量或被观测到,系统的波函数就会坍塌。所以,理论上时间晶体只能和环境隔绝、孤立地存在。一旦被观测,它们就完全坍塌,这极大限制了这种物体能够存在的时间。然而这份研究不仅造出了两个时间晶体,而且让它们维持了十几分钟。

  研究组把氦3(Helium-3)冷却到0.0001K的低温,这仅比绝对零度高出万分之一度。在此低温下,氦3变成了超流体。在此状态下,这种物质的粘稠度为零,粒子之间的摩擦运动不会损失动能,从而使得时间晶体内部的原子保持无止境的运动。

  研究组在氦3超流体内造出了两个时间晶体,并让它们接触,观察它们的互动模式。研究称,观察到两个时间晶体成对存在了大约1,000秒,也就是接近17分钟后,它们的波函数才坍塌。

  奥蒂说:“虽然时间晶体可能根本不应该存在,但是我们(不仅造出了这种物体)发现两个时间晶体可以完美地共存。而且,我们已经知道时间晶体可以在室温下运作。”

  研究组称,观测到两个时间晶体可以配对运作这具有重要意义。这说明时间晶体也可以作为量子计算机的基础运算单元——量子比特。可是,量子计算机的处理器是很多量子比特互相连接构成的系统,因此这项研究展示的两个时间晶体的合作,是证明它们可以用作量子比特所迈出的重要一步。

  研究组表示,下一步将展示能够用更多个时间晶体进行逻辑门运算。这是电脑处理器的基础。

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