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Los físicos crean una nueva fase alucinante de la materia que actúa como si tuviera dos dimensiones de tiempo

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Los físicos crean una nueva fase alucinante de la materia que actúa como si tuviera dos dimensiones de tiempo

Los físicos han creado una fase notable y sin precedentes de la materia en una computadora cuántica.

Los físicos han demostrado una forma de almacenar información cuántica menos propensa a errores al someter qubits en una computadora cuántica a pulsos de láser cuasi-rítmicos basados ​​en la secuencia de Fibonacci.

Los físicos han creado una fase de la materia extraordinaria, nunca antes vista, emitiendo una secuencia de pulsos láser inspirados en la secuencia de Fibonacci sobre átomos dentro de una computadora cuántica. Aunque todavía hay solo un flujo de tiempo singular, la fase tiene las ventajas de dos dimensiones de tiempo, informaron los físicos el 20 de julio en la revista. La naturaleza.

Esta propiedad alucinante ofrece una ventaja muy deseable: la información almacenada en la fase está mucho mejor protegida contra errores que con las configuraciones alternativas que se utilizan actualmente en las computadoras cuánticas. Como resultado, la información puede existir mucho más tiempo sin ser codificada, un paso importante para hacer[{» attribute=»»>quantum computing viable, according to study lead author Philipp Dumitrescu.

The approach’s innovative use of an “extra” time dimension “is a completely different way of thinking about phases of matter,” says Dumitrescu, who worked on the project as a research fellow at the Flatiron Institute’s Center for Computational Quantum Physics in New York City. “I’ve been working on these theory ideas for over five years, and seeing them come actually to be realized in experiments is exciting.”

Quantum Computer Two Time Dimensions

In this quantum computer, physicists created a never-before-seen phase of matter that acts as if time has two dimensions. The phase could help protect quantum information from destruction for far longer than current methods. Credit: Quantinuum

Together with Andrew Potter of the University of British Columbia in Vancouver, Romain Vasseur of the University of Massachusetts, Amherst, and Ajesh Kumar of the University of Texas in Austin, Dumitrescu spearheaded the theoretical component of the research. A team headed by Brian Neyenhuis conducted the experiments on a quantum computer at Quantinuum in Broomfield, Colorado.

Ten atomic ions of the element ytterbium serve as the workhorses of the team’s quantum computer. Each ion is individually held and controlled by electric fields produced by an ion trap and can be manipulated or measured using laser pulses.

Each of those atomic ions function as what physicists dub a quantum bit, or ‘qubit.’ As opposed to conventional computers that quantify information in bits (each representing a 0 or a 1), the qubits used by quantum computers leverage the strangeness of quantum mechanics to store even more information. Just as Schrödinger’s cat is both dead and alive in its box, a qubit can be a 0, a 1, or a mashup — or ‘superposition’ — of both at the same time. That additional information density and the way qubits interact with one another promise to allow quantum computers to solve computational problems far beyond the reach of traditional computers.

Penrose Tiling Pattern

The Penrose tiling pattern is a type of quasicrystal, which means that it has an ordered yet never-repeating structure. The pattern, composed of two shapes, is a 2D projection of a 5D square lattice.

However, there’s a big problem: Just as peeking in Schrödinger’s box seals the cat’s fate, so does interacting with a qubit. And that interaction doesn’t even have to be deliberate. “Even if you keep all the atoms under tight control, they can lose their quantumness by talking to their environment, heating up or interacting with things in ways you didn’t plan,” Dumitrescu says. “In practice, experimental devices have many sources of error that can degrade coherence after just a few laser pulses.”

Therefore, the challenge is to make qubits more robust. To do that, physicists can use ‘symmetries,’ which are essentially properties that hold up to change. (For example, a snowflake has rotational symmetry because it looks the same when rotated by 60 degrees.) One method is adding time symmetry by blasting the atoms with rhythmic laser pulses. This approach helps, but Dumitrescu and his collaborators wondered if they could go further. So instead of just one time symmetry, they aimed to add two by using ordered but non-repeating laser pulses.

The best way to understand their approach is by considering something else ordered yet non-repeating: ‘quasicrystals.’ A typical crystal has a regular, repeating structure, like the hexagons in a honeycomb. A quasicrystal still has order, but its patterns never repeat. (Penrose tiling is one example of this.) Even more mind-boggling is that quasicrystals are crystals from higher dimensions projected, or squished down, into lower dimensions. Those higher dimensions can even be beyond physical space’s three dimensions: A 2D Penrose tiling, for instance, is a projected slice of a 5D lattice.

For the qubits, Dumitrescu, Vasseur, and Potter proposed in 2018 the creation of a quasicrystal in time rather than space. Whereas a periodic laser pulse would alternate (A, B, A, B, A, B, etc.), the researchers created a quasi-periodic laser-pulse regimen based on the Fibonacci sequence. In such a sequence, each part of the sequence is the sum of the two previous parts (A, AB, ABA, ABAAB, ABAABABA, etc.). This arrangement, just like a quasicrystal, is ordered without repeating. And, akin to a quasicrystal, it’s a 2D pattern squashed into a single dimension. That dimensional flattening theoretically results in two time symmetries instead of just one: The system essentially gets a bonus symmetry from a nonexistent extra time dimension.

Actual quantum computers are incredibly complex experimental systems, though, so whether the benefits promised by the theory would endure in real-world qubits remained unproven.

Using Quantinuum’s quantum computer, the experientialists put the theory to the test. They pulsed laser light at the computer’s qubits both periodically and using the sequence based on the Fibonacci numbers. The focus was on the qubits at either end of the 10-atom lineup; that’s where the researchers expected to see the new phase of matter experiencing two time symmetries at once. In the periodic test, the edge qubits stayed quantum for around 1.5 seconds — already an impressive length given that the qubits were interacting strongly with one another. With the quasi-periodic pattern, the qubits stayed quantum for the entire length of the experiment, about 5.5 seconds. That’s because the extra time symmetry provided more protection, Dumitrescu says.

“With this quasi-periodic sequence, there’s a complicated evolution that cancels out all the errors that live on the edge,” he says. “Because of that, the edge stays quantum-mechanically coherent much, much longer than you’d expect.”

Though the findings demonstrate that the new phase of matter can act as long-term quantum information storage, the researchers still need to functionally integrate the phase with the computational side of quantum computing. “We have this direct, tantalizing application, but we need to find a way to hook it into the calculations,” Dumitrescu says. “That’s an open problem we’re working on.”

Reference: “Dynamical topological phase realized in a trapped-ion quantum simulator” by Philipp T. Dumitrescu, Justin G. Bohnet, John P. Gaebler, Aaron Hankin, David Hayes, Ajesh Kumar, Brian Neyenhuis, Romain Vasseur and Andrew C. Potter, 20 July 2022, Nature.
DOI: 10.1038/s41586-022-04853-4

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SpaceX lanza el cohete Falcon 9 en la misión Starlink desde el Centro Espacial Kennedy – Spaceflight Now

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SpaceX lanza el cohete Falcon 9 en la misión Starlink desde el Centro Espacial Kennedy – Spaceflight Now
Un cohete SpaceX Falcon 9 despega de la plataforma de lanzamiento en el Complejo de Lanzamiento 39A, como se captura en este video tomado el 17 de abril de 2024. Imagen: Adam Bernstein/Spaceflight Now

SpaceX completó su lanzamiento final del Falcon 9 desde la plataforma 39A en el Centro Espacial Kennedy de la NASA el miércoles por la noche. La misión Starlink 6-51 tuvo lugar aproximadamente una semana y media después de lanzar su primera misión de viaje compartido Bandwagon-1 desde esa misma plataforma de lanzamiento.

El despegue del cohete Falcon 9 tuvo lugar a las 5:26 p. m. EDT (9:26 p. m. UTC), abriendo una ventana de lanzamiento de aproximadamente cuatro horas.

Con este lanzamiento, SpaceX está ahora a un vuelo de igualar el número total de misiones del Transbordador Espacial desde esta histórica plataforma de lanzamiento. Este es el vuelo número 81 de un cohete Falcon, en comparación con los 82 vuelos en total.

Ha habido un total de 174 vuelos orbitales del LC-39A. Nueve de ellos eran cohetes Falcon Heavy, y los 72 restantes eran cohetes Falcon 9. También ha habido 11 lanzamientos de Saturn 5 desde esta plataforma.

El propulsor de primera etapa Falcon 9 que respalda esta misión, número de cola B1077 en la flota de SpaceX, se lanzó por duodécima vez. Anteriormente apoyó misiones como el vuelo Crew-5 para el Programa de tripulación comercial de la NASA, el satélite geoestacionario GPS 3 Space Vehicle 06 y una nave espacial Northrop Grumman Cygnus en la misión NG-20 a la Estación Espacial Internacional.

Aproximadamente 8,5 minutos después del despegue, B1077 aterrizó en el dron SpaceX, “Simplemente lea las instrucciones”. Este es el aterrizaje número 78 de JRTI y el aterrizaje número 298 de SpaceX hasta la fecha. Esto se produce pocos días después de que el B1062 alcanzara el estatus de líder de vuelo con 20 lanzamientos en total.

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Los 23 satélites Starlink a bordo se suman a los 5.809 actualmente en órbita, según el astrónomo y experto en seguimiento orbital Jonathan McDowell. SpaceX ha lanzado 564 satélites Starlink en lo que va de 2024 y este será su vuelo número 26 este año para agregar más.

El cohete Falcon 9 que apoya la misión Starlink 6-51 se eleva hacia los cielos de Florida mientras un avión de Tui Airways pasa a una distancia segura. Imagen: Michael Cain/Spaceflight Now
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El 'impactante' descubrimiento del JWST podría insinuar una exoluna oculta alrededor de una 'estrella fallida'

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El 'impactante' descubrimiento del JWST podría insinuar una exoluna oculta alrededor de una 'estrella fallida'

Utilizando el Telescopio Espacial James Webb (JWST), los astrónomos han hecho el sorprendente descubrimiento de emisiones de metano provenientes de una enana marrón o «estrella fallida».

El descubrimiento sugiere que la enana marrón exhibe auroras e incluso podría estar orbitada por una exoluna no descubierta, dijeron los investigadores.

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Urano y Neptuno no están hechos de lo que pensábamos, según un nuevo estudio

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Urano y Neptuno no están hechos de lo que pensábamos, según un nuevo estudio

Los astrónomos han creído durante mucho tiempo que los gigantes de hielo Urano y Neptuno son ricos en agua helada. Sin embargo, un nuevo estudio sugiere que también podrían contener toneladas de hielo de metano.

Los resultados podrían ayudar a resolver el enigma sobre cómo se formaron estos mundos helados.

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