Google перетворив квантовий чип на лабораторію для екзотичної матерії

Міжнародна команда вчених вперше спостерігала нову екзотичну фазу матерії на квантовому процесорі Google. Чип Willow із 58 кубітами раніше привертав увагу тим, що натякав на можливе існування паралельних всесвітів.

Дослідження проводили фахівці Технічного університету Мюнхена (Німеччина), Прінстонського університету (США) та Google Quantum AI. Вчені вперше реалізували топологічно впорядкований стан Флоке, який належить до нееквілібріумних квантових станів.

«Високо заплутані нееквілібріумні фази важко змоделювати на класичних комп’ютерах», — пояснила Мелісса Вілл, аспірантка фізичного факультету ТUM та перша авторка дослідження.

Нееквілібріумні стани відрізняються від звичних фаз матерії тим, що їх властивості змінюються з часом і динамічно еволюціонують. Традиційні методи термодинаміки не можуть описати таку поведінку. Системи Флоке, які керуються ритмічно повторюваними правилами, можуть створювати форми впорядкування, недоступні у звичайних умовах.

За допомогою чипа Willow команда змогла відобразити поведінку нової фази й розробити алгоритм для дослідження її топологічної структури. Це дозволило спостерігати «трансмутацію» екзотичних частинок, що раніше існувала лише в теорії.

«Наші результати показують, що квантові процесори — це не просто обчислювальні пристрої, а потужні експериментальні платформи для відкриття нових станів матерії», — додала Мелісса Вілл у пресрелізі.

Чип Willow раніше здивував науковців тим, що за лічені хвилини виконував обчислення, на які суперкомп’ютеру знадобилося б 10 септильйонів років. Це породило дискусії про можливість існування мультивсесвіту — ідеї, що наш всесвіт є лише частиною більшої системи паралельних всесвітів.

Вчені вважають, що відкриття стане початком нової ери, де квантові комп’ютери стають лабораторіями для дослідження нееквілібріумної квантової матерії. Результати можуть допомогти краще зрозуміти фізику та створювати нові квантові технології.