Два новых открытия в квантовой физике помогают понять законы формирования Вселенной и приближают создание долгожданного квантового компьютера.

Десятилетия отделяют нас от появления квантового компьютера, в том числе и из-за нестабильности этих систем. Однако ученые продолжают открывать новые пути преодоления этой проблемы. В данном случае физики Университета Северной Каролины изобрели наноалмазы, которые способны стабилизировать квантовые компьютеры.

Кубиты, единицы квантовой информации, нестабильны и хрупки, их поведение и состояние трудно предсказать, как только они начинают взаимодействовать друг с другом, чтобы произвести вычисление. Если они выходят из-под контроля, вычислительные циклы могут нарушиться, пишет Computerworld.

Ученые поместили внутрь атома углерода алмаза атом азота, который превращает наноалмаз в кубит. Технологический процесс, который проходит при температуре 4000 градусов Кельвина и занимает одну миллионную секунды, убирает все примеси, способные нарушить процесс квантовых вычислений, говорит Джей Нараян, профессор университета штата Северной Каролины. Подтверждена теория динамики постоянных фазовых переходов

В Университете Чикаго подтвердили теорию Киббла-Зурека о квантовом фазовом переходе во времени и пространстве. Профессор Чэн Чинь и его команда наблюдали переход в атомах газообразного цезия при температуре, близкой к абсолютному нулю, сообщает Futurity.

Во время фазового перехода материя меняет свою форму и свойства при переходе из твердого в жидкое или из жидкого в газообразное состояния. Переход второго порядка заставляет формы материи изменяться, частично «застревая» между состояниями. Сценарий Киббла-Зурека предсказывает, как такие дефекты и комплексные структуры образуются во времени и пространстве, когда физическая система проходит ряд поочередных преобразований.

Во время эксперимента ученые охладили пар цезия, получив квантовый газ цезия. Созданная при помощи лазеров оптическая решетка выстроила атомы газа в определенные порядки, чтобы затем нарушить их звуковыми волнами и запустить продолжительный ферромагнитный квантовый фазовый переход. Это заставило атомы поделиться на домены с либо положительным, либо отрицательным импульсом, что подтвердило теорию Киббла-Зурека.

Открытие может иметь практическое применение во многих системах, которые испытывают схожий фазовый переход, в частности, в жидких кристаллах, сверхтекучем гелии или клеточных мембранах.

«Все они должны обладать общей пространственно-временной симметрией, которую мы наблюдали в эксперименте», — говорит Логан Кларк, главный автор статьи, опубликованной в журнале Science.

«Мы изучаем фазовый переход, потому что это один из наиболее фундаментальных вопросов, которые стоят перед нами, — говорит Чинь, соавтор статьи. — Откуда произошли комплексные структуры Вселенной, как возникло несовершенство и как идентичные материалы со временем развили разные свойства?»

Премия Дэнни Хейнемана по математической физике была присуждена в этом году за развитие РТ-новой инвариантности времени и пространства. Работы американского ученого Карла Бендера повлияли на целое поколение физиков-математиков.