Ученые выяснили, что последовательность Фибоначчи позволяет стабилизировать работу кубитов квантового компьютера

Posted by admin on 26 октября, 2022

Последовательность Фибоначчи представляет собой ряд чисел, каждое из которых является суммой двух предыдущих чисел (1, 1, 2, 3, 5, 8, 13 и так далее). История этого ряда уходит более чем на 2 тысячи лет назад, он неразрывно связан с понятием «золотого сечения» и незримо присутствует во многих областях нашей повседневной жизни. И недавно ученые-физики выяснили, что последовательность Фибоначчи так же может принести большую пользу в случае ее использования в квантовых вычислениях и коммуникациях.

Нашим постоянным читателям хорошо известно, что основной проблемой, с которой сталкиваются разработчики квантовых компьютеров, является задача длительного поддержания кубитов, квантовых битов, в определенном квантовом состоянии. Чем дольше кубиты находятся в квантовом состоянии, тем дольше они могут хранить и обрабатывать заключенную в них информацию, но любое влияние извне, любая порция тепла, механические колебания или электромагнитное излучение способны разрушить квантовое состояние кубитов и разорвать наведенные между ними связи квантовой запутанности.

Исследователи компании Quantinuum из Колорадо как раз и работают над задачей увеличения стабильности работы кубитов. Они экспериментируют с вычислительной системой с 10 кубитами на основе иона иттербия, для управления которыми и для поддержания квантовой запутанности используются электрические поля и последовательности импульсов лазерного света.

Ранее этим исследователям удавалось добиться стабильной работы кубитов на протяжении 1.5 секунд, но позже кому-то из них пришла идея использовать для кодирования последовательности импульсов лазера числа последовательности Фибоначчи. Удивлению ученых не было предела, когда большинство из кубитов стали способны находиться в стабильном состоянии на протяжении 5.5 секунд. Более того, кубиты могли бы оставаться стабильными и более длительное время, но используемое учеными высокоточное хронометрическое оборудование не позволяло измерять промежутки времени дольше упомянутых 5.5 секунд.

Импульсы лазерного света, закодированные числами последовательности Фибоначчи, представляют собой новое состояние материи, квантовый временной квазикристалл, имеющий упорядоченную структуру (последовательность), но не имеющий никакой периодичности. Последовательность кодировалась при помощи света с двумя разными частотами и выглядела следующим образом — A, AB, ABA, ABAAB и так далее.

Но эффект, который оказало воздействие такой новой формы материи на квантовую систему, оказался весьма необычным и уникальным. «Система, которая была подвержена такому влиянию, обрела свойство симметрии, которое мы называем симметрией перевода времени. Это означает, что один и тот же эксперимент или вычисления дадут один и тот же результат независимо от того, происходит ли это сегодня, завтра или через 100 лет» — рассказывает Филипп Думитреску (Philipp Dumitrescu), квантовый физик, — «Также мы поняли, что такие квазипериодические последовательности на основе ряда Фибоначчи приводят к тому, что в квантовой системе как бы возникают два различных направления течения времени».

Конечно, все, что было сказано чуть выше, вполне способно «взорвать мозг» неискушенному человеку. Но если последовательность Фибоначчи в виде лазерных импульсов способна обеспечить сохранение квантового состояния и запутанности долгое время, то разработчики квантовых вычислительных и коммуникационных систем наверняка возьмут эту технологию на вооружение.

Ключевые слова:
Квантовый, Компьютер, Quantinuum, Кубит, Ион, Иттербий, Лазер, Свет, Импульс, Последовательность, Фибоначчи