Google ugrađuje vremenske kristale u kvantno računalo

Vremenski kristali su stanje materije koje se mijenja bez utjecaja vanjske energije i o njima je prvi puta teoretizirao nobelovac Frank Wilczek 2012. godine. Prema njegovoj ideji, moguće je da na kvantnoj razini postoje kristali koji svoju strukturu ne ponavljaju samo u prostoru, kao uobičajeni kristali, već i u vremenu, ako ih ohladimo na najnižu energiju, tj. do energije nultog stanja (ground state).

Do sada je rad bio teorijske prirode, obzirom da se nije mogao pronaći odgovarajući kvantni sustav koji bi bio stabilan u prostoru, no Googleov istraživački tim odjela Google Quantum AI u suradnji sa znanstvenicima nekoliko velikih sveučilišta u SAD-u objavili su "preprint studiju" u kojoj tvrde da su kreirali vremenski kristal koristeći 9 atoma ugljika u dijamantu.

Ukoliko neovisna istraživanja potvrde njihov rad, doći će do velikih turbulencija u današnjoj znanosti, jer postojanje vremenskih kristala krši nekoliko fizikalnih zakona, uključujući prvi Newtonov zakon gibanja te drugi zakon termodinamike.

Ako vam nije jasno što je vremenski kristal (nije ni nama previše), reći ćemo vam da se radi o specijalnoj fazi materije koja se konstantno mijenja bez da ikada koristi ikakvu energiju, što bi se moglo nazvati svojevrsnim "perpetuum mobileom", sustavom (ili strojem) koji je nakon što se pokrene, u konstantnom gibanju bez potrošnje energije, pri čemu još obavlja i neki korisni rad.

Za razliku od takvog "nemogućeg stroja", vremenski kristali se ponašaju kao supraprovodni materijali koji provode istosmjernu struju bez gubitka energije ako se ohlade ispod određene temperature. To znači da krše neke fizikalne zakone poput drugog zakona termodinamike, jer to uključuje stvaranje rada na račun topline okoline bez razlike temperature, to jest bez spremnika niže temperature, odnosno temelj zakona koji kaže da se entropija uvijek povećava.

U članku su znanstvenici opisali izgradnju posebne mikroskopske platforme u kojoj je vremenski kristal okružen supravodljivim kubitima - posebnim česticama koje su temelj kvantnog računarstva.

Kvantno računalo nalazi se unutar kriostata, koji je komora za hlađenje s kontroliranom temperaturom koja održava sve materijale na izuzetno niskoj temperaturi za napredna stanja poput supravodljivih ili vremenskih kristala (nuklearna se fuzija također oslanja na kriostate kao način držanja opreme pri odgovarajućoj temperaturi za zadržavanje izvanredne topline fuzije).

Ako se rad potvrdi, to bi bila prva potpuno uspješna demonstracija vremenskog kristala, što je prilično velika stvar za kvantno računarstvo, obzirom na to koliko je teško izgraditi i održavati kvantna računala, jer su kubiti nestabilni i ponašaju se drugačije kad su pod promatranjem nego kad ostanu sami dok su vremenski kristali u međuvremenu stabilni.

Nije iznenađujuće da Google vodi utrku prema snažnom kvantnom računarstvu jer je i samo ime dobio po matematičkom izrazu za 1 nakon kojeg slijedi 100 nula - googol, a to bi moglo odškrinuti i vrata problemu čuvanje memorije u kvantnim računalima.

Što će biti s jednom od najvećih i sveprisutnih svjetskih tvrtki s najsuvremenijom računalnom tehnologijom ikad viđenom ako se ovo istraživanje potvrdi? Odgovor na to pitanje moglo bi možda dati kvantno računalo na pogon vremenskih kristala.

Zasad nepotvrđeni i nerecenzirani rad Googleovih znanstvenika možete pronaći na ovoj poveznici.