¿Abrieron los físicos un portal a la dimensión del tiempo extra, como él afirmó?

en Científico americano, Nos dijeron El mes pasado: «Los físicos han creado una técnica de corrección de errores que aumentará drásticamente el rendimiento de las computadoras cuánticas»:

«Es muy emocionante ver esta fase inusual de la materia realizada en un experimento real, especialmente porque la descripción matemática se basa en una dimensión temporal teórica ‘extra'», dice el miembro del equipo Philip Domitrescu, que estaba en el Instituto Flatiron en Nueva York. City cuando se realizaron los experimentos. Un artículo que describe el trabajo fue publicado en Nature el 20 de julio.

Abrir un portal a una dimensión temporal adicional, incluso solo teórica, suena emocionante, pero no era el plan original para los físicos. «Estábamos muy emocionados de ver qué tipo de nuevas fases podrían crearse», dice el coautor del estudio Andrew Potter, físico cuántico de la Universidad de Columbia Británica. Solo después de visualizar la nueva etapa propuesta, los miembros del equipo se dieron cuenta de que podría ayudar a proteger de errores los datos procesados ​​en las computadoras cuánticas.

Zia Merali«Una nueva fase del material abre la puerta a la dimensión del tiempo extra» en Científico americano (26 de julio de 2022)

Entonces, ¿viajar en el tiempo? No está bien. El físico Felipe Domitrescu y colegas ( papel requiere una tarifa o suscripción) Estaban estudiando las fases de la materia y se dieron cuenta de que una de ellas podría usarse como una técnica de corrección de errores para computadoras cuánticas. Usaron una frecuencia de pulso que no era ni periódica ni aleatoria sino que seguía secuencia Fibonacci de numeros

físico experimental Rob Sheldon Proporciona una explicación:

Operador de recipiente de vacío DIII-D
Durante el período de mantenimiento en 2017 /
rswilkox 2017 (CC BY-SA 4.0)

Construyen «cristales de tiempo», en los que los átomos en movimiento vuelven a la misma posición después de un tiempo.

Un ejemplo simple es conectar dos péndulos a un resorte y moverlos. Después de un tiempo, un péndulo se detiene y el otro se balancea violentamente. Pero luego el estacionario comienza a moverse y se balancea salvajemente mientras el primero se detiene. Esto continúa por algún tiempo.

Si trazamos un gráfico con el tiempo en el eje x y las posiciones de dos péndulos en el eje y, entonces el patrón se repite con el tiempo. Este es un ejemplo de «cristal de tiempo». Los investigadores querían hacer esto para 11 átomos en una computadora cuántica, que funcionaba como «qubits» o estados cuánticos. Entonces puedes pensar en esto como 11 péndulos conectados a los resortes. Pero los «muelles» son en realidad dos haces de rayos láser que los empujan en la dirección opuesta.

La razón de este arreglo es que necesitamos «entrelazar» 11 átomos en una función de onda coherente para hacer un cálculo cuántico. Pero las más mínimas perturbaciones “confunden” el estado de enredo y lo destruyen o lo “desintegran” en movimientos aleatorios y descoordinados.

Sin embargo, para que una computadora cuántica sea útil, el estado entrelazado debe persistir el tiempo suficiente para realizar un cálculo y leerlo. Las perturbaciones eran demasiado fuertes, por lo que el estado entrelazado «se desvaneció» demasiado rápido para ser útil.

En la última década, la gente se dio cuenta de que estos estados entrelazados se pueden «digitalizar» haciéndolos envolver alrededor de un cristal o alguna simetría física. Entonces, como en el modelo electrónico del átomo de Bohr, solo unas pocas ondas tienen el «tamaño» (o energía) apropiado para envolver un objeto y hacer coincidir los extremos. Es como una cuerda para saltar. Puedes tener olas de 1/2 de largo con un saltador (esa es la ola regular) o, con hábiles manipuladores de cuerdas, el doble para dos saltadores. Pero no puede tener longitudes de onda de 0,75 y puentes de 1 1/2. Incluso deberías salir.

Este efecto es lo que convierte las ondas de esponja en unidades digitales de 1/2 longitud de onda. Es un efecto «topológico» de encapsular ondas en un paquete que las convierte en números enteros. Así es como surge el «cuántico» en la mecánica cuántica (QM).

Lo que los físicos se han dado cuenta en las últimas tres décadas es que esto se aplica tanto a grandes grupos de átomos como al único átomo de Bohr. Hay ondas que envuelven un millón de átomos o incluso un billón de átomos, pero deben coincidir en los extremos. Esto permite construir (con grabado de silicio) formas macroscópicas (visibles a simple vista) con funciones de onda específicas y cuantitativas denominadas estados «topológicos».

Con tal función de onda, las pequeñas perturbaciones no tienen suficiente atracción gravitatoria para empujar el estado enredado a otro número de deflexión (mayor energía). Entonces, el estado topológico es muy estable y robusto. Esto le da a una computadora cuántica la estabilidad que necesita para realizar cálculos en qubits.

Así comenzó el experimento: tomaron 11 átomos, conectaron los resortes e hicieron un cristal de tiempo con (en el tiempo) simetría topológica. Si te ayuda, piensa en las dos dimensiones de una rosquilla como ángulos polares y azimutales que se enrollan hasta el principio. Ahora, durante un período de tiempo, los pulsos de láser tienen retrasos de tiempo, llamados fases, que también regresan al inicio. Así que hacemos un cristal de tiempo «rosquilla».

Crystal su tiempo no funcionó. Los resultados fueron una mezcla. Demasiada perturbación «resuena» con el tiempo o la fase cristalina y estropea el efecto. Así que decidieron ampliar el tamaño. Si fuera un área, se expandiría de micras a metros de tamaño, pero debido a que usa cristales de tiempo, el «volumen» es realmente un tiempo de iteración largo. En los tokomaks de fusión nuclear, este es el «ángulo envolvente» alrededor del anillo circular hueco. Si se elige correctamente, evita que los iones de hidrógeno repitan la órbita, ya que llenan densamente todos los espacios posibles para una rosquilla, como cuando se enrolla un hilo en una bobina.

Esto significa que una protuberancia o defecto en las paredes de un pastel de tokamak – A tokamak Es una cámara de vacío circular en forma de torta: solo afecta al átomo de hidrógeno una vez y no resuena ni agrega turbulencia con cada órbita. Entonces, utilizando dos láseres, crearon un cristal de tiempo en el que las fases o la sincronización de dos pulsos láser ajustaron el «ángulo de giro» en el tiempo. Cuando encontraron estos ángulos de envoltura de «repetición larga», descubrieron que sus estados entrelazados duraban mucho más, lo que hacía posible que una computadora cuántica usara átomos para qubits.

Han encontrado una técnica útil de corrección de errores que puede ayudar al desarrollo de computadoras cuánticas, pero en realidad no es una puerta de entrada a una dimensión de tiempo adicional. Así que necesitamos ciencia ficción.

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También te puede interesar leer: Incluso si una máquina del tiempo no te mata, es No cambiará mucho. Aquí hay algunas interesantes reflexiones de los aficionados a la ciencia sobre las máquinas del tiempo, tal como aparecen en las películas. ¿Son siquiera posibles? Si las máquinas del tiempo que nos pueden llevar a cualquier distancia al pasado o al futuro son posibles, sugeriría que vivimos en un mundo fatalista.

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