Científicos crean materia extraña en la que el tiempo tiene “dos dimensiones”

Los científicos han creado una nueva fase de la materia, en la que el tiempo tiene dos dimensiones.

La creación de una dimensión “extra” en el tiempo podría cambiar la forma en que pensamos sobre la materia y ayudar a construir computadoras cuánticas que podrían cambiar el mundo por sí mismas, según los investigadores que la encontraron.

Y la desconcertante cualidad se descubrió de una manera casi igualmente sorprendente: mediante láseres brillantes, destellando en un patrón de pulsos inspirado en la secuencia de Fibonacci, en átomos dentro de una computadora cuántica.

Cuando los investigadores hicieron esto, encontraron la extraña fase de la materia. Tiene dos dimensiones, pero siempre fluye en una dirección, dicen los científicos.

Trae años de investigación teórica a la realidad experimental, dicen los científicos.

La investigación se informa en un nuevo artículo, “Fase topológica dinámica realizada en un simulador cuántico de iones atrapados”, publicado en la revista La naturaleza.

La extraña fase de la materia podría ser de gran utilidad para los científicos que intentan construir computadoras cuánticas confiables. Dicha tecnología podría cambiar el mundo al permitir cálculos que antes habrían sido prácticamente imposibles, pero ha resultado difícil garantizar que sean lo suficientemente confiables y robustos para ser utilizados.

En la nueva fase de la materia, la información almacenada está mucho mejor protegida contra errores que en otros sistemas utilizados actualmente en los ordenadores cuánticos. Esto significa que la información se puede retener durante mucho más tiempo, lo que hará que la computación cuántica sea mucho más probable.

Las computadoras cuánticas funcionan con qubits, o bits cuánticos, que son como los bits de una computadora. Están formados por iones atómicos y pueden estar apagados, encendidos o una combinación de ambos.

Pero interactuar con qubits puede interrumpirlos y hacer que cualquier computadora que dependa de ellos sea tan propensa a errores que ya no sea útil.

“Incluso si mantienes todos los átomos bajo estricto control, pueden perder su cuanto al hablar con su entorno, calentarse o interactuar con las cosas de formas que no esperabas”, dijo Philipp Dumitrescu, del Centro de Investigación del Instituto Flatiron. Cuántica Computacional. Física en Nueva York. “En la práctica, los dispositivos experimentales tienen muchas fuentes de error que pueden degradar la coherencia después de unos pocos pulsos de láser”.

Los científicos deben encontrar una manera de hacer que estos qubits sean más robustos y menos susceptibles al cambio. Una forma ha sido durarlos con láseres, lo que agrega ‘simetrías’ que los hacen más resistentes al cambio, pero en el nuevo estudio, los científicos agregaron no una sino dos simetrías temporales, usando pulsos de láseres que llegaron en orden pero no lo hicieron. repetir. .

La teoría sugería que funcionaría mediante la creación de un arreglo especial en el tiempo que agregue simetría adicional: lo que significa que, en efecto, obtiene simetría adicional y resiliencia que toma prestada de una dimensión adicional que en realidad no existe.

Pero la teoría no siempre se cumple en la computación cuántica, dada la complejidad y el misterio de los sistemas. Ahora los científicos han probado esta teoría en el mundo real.

Los científicos ahora trabajarán para incorporar los hallazgos en computadoras que puedan aprovechar el comportamiento desconcertante para mejorar las computadoras cuánticas.

“Tenemos esta aplicación directa y atractiva, pero necesitamos encontrar una manera de integrarla en los cálculos”, dijo Dumitrescu en un comunicado. “Es un tema abierto en el que estamos trabajando”.