Kvantové počítače už dávno nie sú len experimentom v laboratóriách technologických gigantov. Najnovší výskum ukazuje, že sa stávajú reálnym nástrojom na skúmanie samotnej podstaty hmoty. Medzinárodný tím vedcov využil Google čip s názvom Willow s 58 kvantovými bitmi (qubitmi) a podarilo sa mu pozorovať úplne novú fázu hmoty, ktorú fyzici predpovedali len teoreticky.

Objav sa týka tzv. Floquet topologicky usporiadaného stavu. Ide o neekvilibračnú fázu hmoty, ktorá vzniká v systémoch riadených periodickými zmenami v čase. Kým bežné fázy hmoty poznáme z každodenného života – voda môže byť kvapalná alebo zamrznutá – pri týchto exotických fázach rozhoduje o ich vlastnostiach dynamika a rytmus zmien, ktorým sú vystavené. Klasická termodynamika takýto stav nedokáže zachytiť, pretože vychádza z rovnovážnych podmienok. Na tému upozornil portál Interesting Engineering.

Kvantové počítače prepísali fyziku

Vedci z Technickej univerzity v Mníchove, Princetonskej univerzity a tímu Google Quantum AI dokázali, že kvantové procesory sú ideálnym laboratóriom na skúmanie takýchto javov. Willow umožnil nielen simulovať správanie tejto fázy, ale aj priamo sledovať jej topologickú štruktúru pomocou špeciálneho algoritmu. Výsledkom bolo pozorovanie javov, ktoré sa doteraz považovali iba za matematické predpovede, vrátane „premeny“ exotických častíc počas časového vývoja systému.

Bing Image Creator/Midjourney

Floquetov systém je založený na pravidelnom časovom buzení, ktoré dokáže vytvárať úplne nové formy usporiadania hmoty. Tieto javy nemožno dosiahnuť v stabilnom stave, preto ich fyzici považujú za jeden z najsľubnejších smerov pri hľadaní nových fyzikálnych zákonitostí. Práve kvantové čipy, ktoré dokážu presne kontrolovať qubity a meniť ich stav v čase, poskytujú priestor na skúmanie toho, čo bolo ešte pred pár rokmi nemožné.

Čip Willow pritom nie je vo vedeckej komunite neznámym pojmom. Už minulý rok zaujal, keď vyriešil výpočtovú úlohu, ktorá by najvýkonnejšiemu superpočítaču na svete trvala podľa odhadov 10 septiliónov rokov. Tým nepriamo podporil aj diskusie o multiverze – teórii, ktorú ešte v 50. rokoch načrtol americký fyzik Hugh Everett a ktorá hovorí o existencii mnohých paralelných vesmírov.

Súčasný objav posúva hranice ďalej. Ukazuje, že kvantové počítače sa dajú využiť nielen na výpočtové úlohy, ale aj ako experimentálne priestory na skúmanie neprebádaných oblastí kvantovej fyziky. Vedci sú presvedčení, že ide o začiatok novej éry kvantových simulácií, ktorá pomôže lepšie pochopiť prírodu a otvoriť cestu k novým technológiám.

Zatiaľ čo tradičné počítače zostávajú viazané na pevne dané algoritmy, kvantové systémy ako Willow začínajú odhaľovať svety, ktoré presahujú hranice klasickej fyziky. A hoci sa hovorí o „paralelných vesmíroch“ stále skôr v metaforickom zmysle, je jasné, že kvantové čipy umožňujú nahliadnuť tam, kam sa doterajšie vedecké nástroje nedostali.

Čítajte viac z kategórie: Novinky