Физики разработали метод, позволяющий продлить срок жизни квантовых данных с тысячных долей секунды до нескольких минут — в этом им помогли «кристаллы времени». Эти удивительные структуры способны сохранять квантовую информацию значительно дольше и эффективнее, чем имеющиеся подходы.
Кристаллы времени — это не вымышленное изобретение, а реальное квантовое состояние вещества, открытое чуть более десяти лет назад. В традиционных кристаллах атомы располагаются с регулярной симметрией в пространстве, тогда как в кристаллах времени — с аналогичной периодичностью, но во времени. То есть система самопроизвольно повторяет свое состояние через равные временные промежутки, как будто она «тикает», хотя для этого не требуется внешнее воздействие.
Группа Йере Мякинена из Университета Аалто в Финляндии создала кристалл времени, основываясь на магнонах — крошечных квантовых возбуждениях в магнитных структурах. Для этого они применили сверхтекучий гелий‑3, охлажденный почти до абсолютного нуля. В таких условиях атомы формируют так называемые куперовские пары, и вещество ведет себя как идеальная жидкость без вязкости.
Исследователи заставили кристалл взаимодействовать с механической волной на поверхности гелия и обнаружили, что он не разрушается, а сохраняет устойчивость в течение нескольких минут — что является невероятным для квантовых систем, где даже небольшие тепловые флуктуации обычно приводят к разрушению хрупкого состояния за миллисекунды. Волна оставляла при этом характерный «отпечаток» на частоте кристалла, что дало возможность физикам предложить использовать этот эффект для записи квантовых данных.
В современных квантовых компьютерах память основана на спинах электронов, однако даже малейшее внешнее воздействие «сбивает» их состояние, лишая систему квантовой неопределенности. Если же применять кристалл времени, который сохраняет устойчивость даже при механическом воздействии, данные можно будет хранить значительно дольше и выполнять более сложные вычисления.
