Araştırmacılar, sıra dışı ve kırılgan özelliklere sahip egzotik malzemeler olan zaman kristallerini incelemede, şimdiye kadarki en büyük ve en karmaşık örneklerden birini yaratarak önemli bir adım attılar. Daha önce küçük, tek boyutlu formlarla sınırlı olan zaman kristalleri, IBM Quantum bilgisayarları ve kuantum ile klasik hesaplama kaynaklarını birleştirmenin yenilikçi yolları sayesinde artık daha büyük ölçeklerde incelenebiliyor. Bu atılım, IBM’in Quantum Heron çipinde, Basque Quantum (BasQ), Ulusal Standartlar ve Teknoloji Enstitüsü (NIST) ve IBM’den bir araştırma ekibi tarafından gerçekleştirildi.
IBM kuantum Heron çipi özellikleri
Ekibe göre, bu, günümüz kuantum teknolojisinin bilimsel araştırmaları ilerletme ve kuantum merkezli süper hesaplamada yeni olanaklar açma potansiyelini gösteriyor. Kristaller, parçacıkların deformasyona direnen tekrarlayan desenler oluşturduğu malzemelerdir; doğada genellikle kar taneleri, elmaslar veya sofra tuzu olarak görülürler.
Bu tanıdık kristaller, enerji girişi olmadan yapılarını koruyarak termal denge halinde bulunurlar. Zaman kristalleri temelde farklıdır. Uzayda tekrarlayan desenler yerine, zamanda tekrarlayan desenler sergilerler ve yalnızca denge dışı bir durumda var olabilirler. Belirli kuantum sistemlerine periyodik olarak enerji eklendiğinde, parçacıklar, spinlerin düzenli bir döngüde dönmesi gibi kararlı ritimlere kilitlenebilir. Şaşırtıcı bir şekilde, bu sistemler, enerji akışı devam etse bile orijinal kuantum durumlarının izlerini korurlar.
Zaman kristalleri son derece hassas ve oluşturulması zor olup, yüksek düzeyde kontrollü, düşük gürültülü kuantum ortamları gerektirir. Yakın zamana kadar araştırmacılar yalnızca doğrusal atom zincirlerinde oluşan basit, tek boyutlu zaman kristallerini inceleyebiliyorlardı. Daha büyük ve daha yüksek boyutlu zaman kristalleri teorize edilmişti, ancak karmaşıklıkları onları klasik bilgisayarlar kullanılarak modellemeyi imkansız hale getiriyordu.
IBM kuantum bilgisayarları bunu değiştirdi. Araştırmacılar, IBM Quantum Heron çipini kullanarak, kuantum yapı taşları olarak kuantum bitlerini kullanarak sistemi simüle etmeden, yani yaratarak 144 kuantum bitlik, iki boyutlu bir zaman kristali inşa ettiler. İki boyutta, etkileşimler çok daha karmaşık hale gelir ve daha önce hiç gözlemlenmemiş dinamikleri ortaya çıkarır.
Ekibe göre, çalışma, büyük ve sağlam zaman kristallerinin basitleştirilmiş modellerin ötesinde var olabileceğini göstererek yeni araştırma olanakları açıyor. Bu sistemleri anlamak, kuantum malzemeleri, spin tabanlı etkileşimler ve gelişmekte olan nanoteknolojiler üzerine yapılan çalışmaları ilerletebilir ve daha önce erişilemeyen fiziksel olayları keşfetmek için kuantum hesaplamanın artan gücünü vurgulayabilir.
