Cercetătorii de la Institutul Flatiron din cadrul Center for Computational Quantum Physics al Universității Columbia din New York au descoperit un fenomen remarcabil cauzat de bombardarea materiei cu fascicule laser de frecvență extrem de ridicată și de aranjarea modelului de pulsații ca secvență Fibonacci, după cum se arată în studiul publicat pe 20 iulie în revista Nature, în care aceștia dezvăluie un tip ciudat – și complet nou – de materie în fază care pare să existe simultan în două dimensiuni temporale.
Cercetătorii au făcut acest lucru prin orientarea laserului lor către 10 ioni de Ytterbium într-un procesor cuantic și prin utilizarea impulsurilor la o anumită rată. Aceștia au fost surprinși să găsească un astfel de efect, deoarece inițial scopul lor era doar pentru a descoperi o nouă fază a materiei, diferită de stările lichidă, solidă, gazoasă și plasmatică.
Crearea unei noi dimensiuni cu un laser și o secvență Fibonacci
Experimentul a fost realizat cu ajutorul unui procesor cuantic numit Quantinuum H1. Acest procesor cuantic comercial conține zece atomi de Ytterbium și a fost plasat într-o cameră de vid criogenică și controlat prin lasere. Ceea ce diferențiază computerele cuantice de computerele convenționale este faptul că acestea nu funcționează pe baza calculului binar – în schimb, ele folosesc qubiți care pot avea stări suprapuse. Stările suprapuse sunt cele care permit calculul cuantic așa cum îl cunoaștem astăzi.
Dificultatea constă în faptul că menținerea sistemului într-o stare de coerență cuantică este extrem de dificilă. Atomii pot intra chiar în contact cu lumea exterioară sau doar între ei, ceea ce face ca sistemul să devină decoerent. Acest lucru necesită o recalibrare a sistemului ocazional, pentru a evita acest lucru. Cercetătorii au căutat să exercite un control asupra stării materiei și altfel decât prin simpla scădere a temperaturii și a presiunii recipientului.
Prin schimbarea fazei topografice cu ajutorul impulsurilor laser, aceștia au încercat să iasă din simetria fizică a materiei. Faza topografică este mișcarea caracteristică a ionilor legată de starea lor intrinsecă care permite măsurarea. Toate experimentele cu pulsații regulate au eșuat; cu toate acestea, când au testat modele ritmice – în special o secvență Fibonacci – au descoperit un fenomen fascinant.
Secvența Fibonacci este un fenomen matematic generat prin adăugarea a două numere din secvențe anterioare ale șirului. De exemplu, secvența începe cu 0 și 1, iar apoi fiecare număr următor este suma celor două numere anterioare: 0+1=1, 1+2=3, 2+3=5, 3+5=8, 5+8=13, și așa mai departe. Această secvență apare în natură într-o varietate de forme, de la galaxii spiralate la scoici spiralate. De asemenea, a fost utilizată pentru a modela fenomene economice, cum ar fi creșterea pieței bursiere, fiind, de altfel un exemplu simplu, dar profund, al ordinii matematice ascunse care guvernează universul nostru.
În acest scenariu, oamenii de știință au utilizat două fascicule laser, denumite A și B, pentru a construi o secvență care arată astfel: A, AB, ABA, ABAAB, ABAABABA. Prin bombardarea probei cu această secvență, a apărut o nouă simetrie temporală – oarecum ca un cvasi-cristal care prezintă ordine fără să se repete.
„Prin urmare, sistemul obține o simetrie suplimentară dintr-o dimensiune temporală inexistentă”, adaugă cercetătorii. Totul pare să se desfășoare în conformitate cu două dimensiuni temporale în același timp, ca și cum ionii de Ytterbiu ar respecta simultan două dimensiuni temporale. Totuși, această descoperire ar putea avea implicații semnificative pentru dezvoltarea calculului cuantic:
„Cu această secvență cvasi-periodică, există o evoluție complicată care anulează toate erorile marginale”, a spus Dumitrescu. „Din acest motiv, partea marginală rămâne coerentă din punct de vedere cuantic-mecanic mai mult timp decât ne-am aștepta”.
