محققان در پردازنده کوانتومی گوگل کریستال زمان پایدار ساختند

دانشمندان دانشگاه استنفورد با همکاری گوگل موفق به ساخت اولین کریستال زمانی پایدار در پردازنده کوانتومی این غول فناوری شدند که به پدیده «استقرار چندپیکره» دست یافته است. کریستال زمانی از طریق تغییر چینش اتم‌های سازنده خود اجازه می‌دهد که بدون نیاز به انرژی ورودی اضافه تا بی‌نهایت حرکت و جنبش ایجاد شود.

محققان مدعی شده‌اند که در پردازنده کوانتومی گوگل موسوم به «سیکامور» (Sycamore) کریستال زمان ساخته‌اند. در کریستال‌های معمولی اتم‌ها با ساختاری بسیار منظم در یک الگوی تکرارشونده سازمان‌دهی می‌شوند. ولی در کریستال‌های زمان اتم‌ها با الگویی که گهگاه تکرار می‌شود، حرکت می‌کنند. برای مثال، چرخش آن‌ها به سمت بالا و پایین به شکل نوعی حرکت تیک‌مانند قابل پیش‌بینی است. ولی مسئله آن‌جا عجیب می‌شود که این ریتم تابع فرکانس نیرویی نیست که حرکت را آغاز کرده و در یک سیستم ایده‌آل اتم‌ها بدون هیچ گونه انرژی ورودی اضافه تا ابد به حرکت تیک‌مانند خود ادامه می‌دهند.

اکنون پژوهشگران توانسته‌اند ۲۰ کیوبیت را با لیزر به درون پردازنده بفرستند تا حرکت تیک‌مانند آغاز شود. سپس چرخش کیوبیت‌ها با هر دو پالس لیزر جابه‌جا شده، تقارن ترجمه زمانی را از بین برده و کریستال زمانی را به وجود می‌آورد. نکته مهم این‌جاست که محققان می‌گویند کریستال زمانی آن‌ها اولین نمونه با «استقرار چندپیکره» بوده و توانسته به پایداری برسد.

دانشمندان در این آزمایش فقط برای چند صد سیکل موفق به مشاهده سیستم بودند، اما مدعی‌اند که در همین بازه زمانی کوتاه توانسته‌اند با شبیه‌سازی‌هایی که توسط خود کامپیوتر کوانتومی اجرا شده، پایداری بلندمدت کریستال‌های زمان را ارزیابی کنند.

«رودریک موسنر»، نویسنده ارشد مقاله‌ای که بر اساس این تحقیق در مجله «نیچر» منتشر شده می‌گوید: «ما توانستیم از تنوع عملکرد این کامپیوتر کوانتومی برای کمک به تحلیل محدودیت‌های خودش استفاده کنیم. این سیستم در واقع به ما نشان داد که چگونه باید خطاهای آن را برطرف کنیم و با مشاهداتی که در مدت زمان محدود انجام می‌شود، به رفتارهای کریستال‌های زمانی پی ببریم.»

«فرانک ویلچک» اولین بار در سال ۲۰۱۲ فرضیه وجود کریستال‌های زمان را مطرح کرد. او گفت اگر کریستال‌های معمولی اتم‌هایی با الگوی منظم را در فضا تکرار می‌کنند، آیا نمی‌توان کریستال‌هایی داشت که الگویی را در زمان تکرار کنند؟ این کریستال‌ها نخستین بار به‌صورت تجربی در سال ۲۰۱۶ در آزمایشگاه ساخته شدند.