前所未見！美國物理學家將激光脈沖照射到量子比特

美國物理學家受斐波納契數列的啟發，將這種序列的激光脈沖照射到量子計算機內的原子上，創造出一種前所未見的時間物質相。研究人員在20日的《自然》雜志上發表論文指出，盡管只有一種單一的時間流，但該時段具有兩個時間維度的好處，存儲在該時段的信息比目前在量子計算機中使用的其他設置更能防止出錯。因此，這些信息可在不被篡改的情況下存在很長時間，這是量子計算可行性研究的一個重要里程碑。

該研究的主要作者、美國紐約熨斗研究所計算量子物理中心研究員菲利普·杜米特雷斯庫表示，這種方法使用了“額外的”時間維度，“這是一種完全不同的思考物質相的方式”。

該團隊的量子計算機的主力是鐿元素的10個原子離子。每個離子都由離子阱產生的電場單獨保持和控制，并且可使用激光脈沖進行操作或測量。這些原子離子中的每一個都可作為量子比特。

物理學家使用“對稱性”讓量子比特變得更強大，對稱性本質上是一種可抵抗變化的性質。一種方法是通過有節奏的激光脈沖轟擊原子來增加時間對稱性。研究團隊的目標不是只有一次對稱性，而是通過有序但不重復的激光脈沖來增加兩次對稱性。

雖然周期性激光脈沖會交替(A、B、A、B、A、B等)，但研究人員基于斐波納契序列創建了一種準周期激光脈沖方案。在這樣的序列中，序列的每個部分是前面兩個部分(A、AB、ABA、ABAAB、ABAABABA等)的總和。這種排列，就像時間準晶體一樣，是有序的，沒有重復，而且是一種被擠壓成單一維度的2D圖案。這種維度扁平化理論上導致了兩個時間對稱性，而不是只有一個：系統本質上從一個不存在的額外時間維度獲得了額外的對稱性。

研究人員周期性地使用基于斐波納契數列的序列向計算機的量子比特發出激光脈沖。重點放在10個原子陣容兩端的量子比特上，這就是研究人員希望看到的物質的新階段同時經歷兩個時間對稱性的地方。在周期性測試中，邊緣量子比特保持量子狀態約1.5秒。在準周期模式下，量子比特在整個實驗過程中保持量子狀態，大約5.5秒。(張佳欣)