Physiker erzeugen bisher größten Zeitkristall mittels Quantencomputer

Physiker haben einem Quantencomputer in Australia erfolgreich brought, einen Zeitkristall in Rekordgröße zu simulieren. Die Forschung könnte den Weg für neue Methoden der Informationsspeicherung ebnen.

Ein Kristall, der in einem Kreislauf immer wieder in den Grundzustand zurückkehrt

Laut dem Wissenschaftsmagazine Science ist es Forschern gelungen, einen Zeitkristall zu achat, der aus 57 Quantenparticles bestht. Dies ist eine deutliche Steigerung gegenüber dem 20-Teilchen-Zeitkristall, der letztes Jahr von Wissenschaftlern bei Google kreiert wurde. Der neue Zeitkristall ist nach Aussagen der Forscher so groß, that s kein herkömmlicher Computer in der Lage wäre, ihn zu simulieren.

Bei einem Zeitkristall agit es sich um ein ursprünglich hypothetisches Objekt, das in seinem Phasenraum eine periodische Struktur aufweist, qui sonst nicht existentieren würde. Das bedeutet, dass der Zeitkristall sich immer und immer wieder wiederholt. Man can sich den Kristall entsprechend as ein System vorstellen, that is, in einem ewigen Kreislauf gefangen ist.

Forscher machen aus unmöglichem Gedankenspiel Realität

Der Begriff wurde vor zehn Jahren erstmals benannt, als der Nobelpreisträger Frank Wilczek vom Massachusetts Institute of Technology (MIT) über die räumliche Struktur der Atome in einem gewöhnlichen Kristall nachdachte. Dabei fragte there sich etwas Grundsätzliches: who comes dieses Muster sistande?

Das Muster in den Atomen ergibt sich tatsächlich nicht aus dem, was die Gleichungen über die Kräfte zwischen den Atomen aussagen. Viel mehr pend es davon ab, who sich abkühlen. Wenn sich einige der Atome einander nähern, lässt sich die Position des nächsten Atoms leichter vorhersagen. This is the story auch dann, wenn es in den Gleichungen nicht explizit angegeben ist.

Die Frage was nun, ob man derartige Überlegungen auch auf die Zeit übertragen könne. There is therefore a Quantenparticlesystem for itself, which does not change in the Laufe der Zeit. Dieses System sollte dennoch in der Lage sein, zykische Entwicklungen zu offenbaren, selbst in seinem niedrigsten Energiezustand. Jedoch erwies sich das Gedankenexperiment als ein unerreichbares Ziel.

Im Jahr 2016 haben jedoch zwei neue Forschungen das Konzept wiederbelebt, als sie einen Mechanismus berachteten, der wiederholt durch eine äußere Kraft angeregt wird. Sie entdeckten, dass er, wenn bestimmte Bedingungen erfüllt sind, im Laufe der Zeit ein Veränderungsmuster einnehmen kann, that sich wie ein Echo mit einer niedrigeren Frequenz als der des Reizes wiederholt. Der Zeitkristall became the first nightgewiesen.

Qubits wave that Magnete

Das Gerät besteht aus einer Kette von winzigen quantenmechanischen Magnets, which can give thanks to the seltsamen Prinzipien der Quantenmechanik nicht nur nach oben oder unten, sondern also in both Richtungen gleichzeitig. Benachbarte Magnete in einer Kette tend dazu, in entgegengesetzte Richtungen auszurichten, was ihre Energie senkt, während ein zufälliges local Magnetfeld jeden Magneten dazu bringt, in die eine oder other Richtung zu bless.

Dabei sorgt ein beständiger Einfluss von magneticen Impulsen dafür, that sich die Magnete etwa all Zwei Impulse umdrehen. Das Ziel der Vorichtung ist, c’est sich jede Konfiguration der Magnete immer wieder um die eigene Achse dreht.

Das Konzept wurde in einer Vielzahl von Systemen demonstrates, von Elektronen, die um einen Diamanten herumschwirren, bis hin zu Ionen, who sind in einer Falle sind. Es wurde auch mit Quantenbits or Qubits in einem Quantencomputer durchgeführt.

Philipp Frey and Stephan Rachel, Physiker from the University of Melbourne, contributed a lot of Qubit-Nachweis. Sie haben das Experiment über das Netzwerk an Quantencomputern durchgeführt, which became betrieben von IBM in den Vereinigten Staaten. Dies ist möglich, da sich die Qubits ähnlich that could be Magneten verhalten. Sie haben so den Wert 0.1 oder eben les deux Werte gleichzeitig inne.

Die Forscher entdeckten, dass für bestimmte Konfigurationen ihrer Wechselwirkungen jede anfängliche Einstellung der 57 Qubits, wie 01101101110… über Zwei Impulse hinweg constant bleibt und nach jeweils Zwei Impulsen in den Ausgangszustand zurück.

Photo of Rostislav Uzunov auf Pixabay


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