Квантовий комп’ютер створив найскладніший кристал часу

29 січня 2026 р. 16:39

29 січня 2026 р. 16:39

Використовуючи надпровідний квантовий комп’ютер , фізики створили найскладніший на сьогодні кристал часу — квантовий матеріал із періодичною структурою, що повторюється не в просторі, а в часі.

Експеримент було проведено на системі IBM Quantum System Two — масштабному надпровідному квантовому комп’ютері, призначеному для досліджень складних квантових систем. Команда під керівництвом Ніколаса Лоренте з Міжнародного фізичного центру Доностія використала цю платформу, щоб реалізувати безпрецедентно велику й керовану версію кристала часу, продемонструвавши потенціал квантових комп’ютерів як інструментів для фундаментальних наукових відкриттів .

Звичайні кристали визначаються просторовою періодичністю — атомами, впорядкованими у повторювану ґратку . Натомість «кристал часу» — це квантовий стан, у якому система циклічно повторює одні й ті самі конфігурації в часі , не споживаючи енергію. Колись такі об’єкти вважалися несумісними з фундаментальними законами фізики, але за останнє десятиліття вчені навчилися створювати їх у лабораторіях.

На відміну від більшості попередніх робіт, зосереджених на одновимірних кристалах часу , цього разу дослідники реалізували двовимірну систему . Для цього вони задіяли 144 надпровідні кубіти , розташовані у взаємопов’язаному візерунку, подібному до стільників. Кожен кубіт виконував роль квантової частинки зі спіном , а керовані взаємодії між сусідніми кубітами дозволили відтворити поведінку складного квантового матеріалу.

Ключовим досягненням стало не лише створення найбільшого кристала часу , реалізованого на квантовому комп’ютері, а й побудова його «фазової діаграми» — карти всіх можливих станів системи залежно від параметрів взаємодії . Аналогічно до фазової діаграми води, яка показує перехід між льодом, рідиною та парою, така карта дозволяє глибше зрозуміти властивості квантового матеріалу.

«Двовимірні квантові системи надзвичайно складні для чисельного моделювання» , — зазначає Бяо Хуан з Університету Китайської академії наук . «Тому великомасштабне квантове моделювання з більш ніж сотнею кубітів може стати новою точкою відліку для майбутніх досліджень» .

Водночас дослідникам довелося поєднувати квантові обчислення з класичними методами. Хоча квантові комп’ютери здатні опрацьовувати рівняння, недоступні для звичайних машин без грубих наближень, вони все ще схильні до помилок. За словами Джеймі Гарсії з IBM Research , «перемикання між наближеними класичними підходами та точними, але шумними квантовими методами може суттєво просунути наше розуміння складної квантової матерії» .

У ширшому контексті це дослідження демонструє, що квантові комп’ютери можуть бути корисними не лише для обчислень, а й для дослідження нових станів матерії , включно з такими екзотичними, як кристали часу. У майбутньому це може допомогти пов’язати квантові симуляції з реальними матеріалами та навіть з квантовими сенсорами, відкриваючи шлях до нових технологій, натхненних фундаментальною фізикою .

Наука