Jak víme, veškerá hmota se skládá z atomů, což znamená, že každá látka má jedinečný počet protonů, neutronů a elektronů. Jednotlivé atomy se přitom mohou spojovat s jinými atomy a vytvářet molekuly, například vodu.
A pak jsou tady fáze hmoty, což znamená, že bez ohledu na typ molekuly existuje hmota obvykle buď v pevném, kapalném, nebo plynném skupenství. Kromě toho, jak jsme již řekli, existuje i mnoho méně známých stavů hmoty, včetně "časových krystalů". Vědci již nějakou dobu vědí, že exotické objekty představují vlastní odlišnou fázi hmoty. A právě té byla věnována nová studie.
Na video k ní se podívejte zde:
Nová fáze hmoty
Vědci vytvoří zvláštní novou fázi hmoty. Ta zaujímá dvě časové dimenze, tudíž by mohla otevřít cestu ke kvantovým počítačům. Tyto výkonné stroje využívají vlastností kvantové fyziky k ukládání dat a provádění složitých výpočtů.
Nová fáze hmoty kromě toho představuje "zcela jiný způsob uvažování o fázích hmoty", jak uvedl výpočetní kvantový fyzik Philippe Dumitrescue, který dodal: "Na těchto teoretických myšlenkách jsem pracoval více než pět let a vidět, jak se skutečně realizují v experimentech, je vzrušující."
Nový objev byl učiněn tak, že fyzikové v laboratoři svítili pulzujícím laserem na atomy uvnitř kvantového počítače. Opírali se přitom o tzv. Fibonacciho posloupnost, v níž je každé číslo součtem předchozích dvou. Během tohoto procesu pak vytvořili pozoruhodnou, dosud nevídanou fázi hmoty, která vykazuje dva časové rozměry, přestože stále existuje pouze jeden singulární tok času.
Co to znamená v praxi?
Pokud hovoříme nesrozumitelně, pak laicky řečeno tato nová fáze hmoty by podle výzkumníků mohla znamenat to, že každá a jakékoli informace uložená v této nové fázi hmoty bude mnohem lépe chráněna proti chybám než v případě jakéhokoli dosud známého nastavení. Díky tomu by informace mohly být uchovávány mnohem déle. A kvantové počítače by tak byly daleko dostupnější.
Klíčem ke kvantovému počítači je jeho schopnost pracovat na základě obvodu, který není pouze "zapnutý" nebo "vypnutý", ale který se nachází ve stavu, který je současně "zapnutý" i "vypnutý". To odpovídá zákonům kvantové mechaniky, které řídí chování částic tvořících atom. Hmota se pak v mikro měřítku chová způsobem, který by v makro měřítku vesmíru, v němž žijeme, nebyl možný.
Kvantová mechanika pak umožňuje těmto extrémně malým částicím existovat ve více stavech. Ty nazýváme "superpozice". Laicky lze tento stav, dokud do něj nikdo nezasahuje, demonstrovat na minci vyhozené do vzduchu. Dokud mince nespadne, nevíme, jestli padne hlava, nebo orel.
Kvantový počítač je také založen nikoli na bitech, ale qubitech, které mohou nabývat hodnot nula nebo jednička, nebo dokonce obojí současně. Na vývoji těchto počítačů se neustále pracuje a v budoucnu by mohly nahradit normální počítače.
Na BBC dokument o kvantových počítačích se podívejte zde:
Vztah mezi novou hmotou a kvantovým počítačem
Dodatečná hustota informace – tedy nejen stav 1 nebo 0, ale i obojí zároveň, pak umožňuje kvantovým počítačům zkoumat všechny možné výsledky rozhodovacího procesu.
Nejznámějším slavným myšlenkovým experimentem je tzv. Schroedingerova kočka, tedy stav, kdy kočka není ani mrtvá, ani živá, ale nachází se v superpozici obou stavů. Obdobným principem je i hypotéza "mnoha světů" - myšlenka, že paralelně existuje nespočet vesmírů, v nichž se odehrávají různé osudy.
Nová hmota a z ní vycházející nová technologie by pak mohly změnit svět tím, že umožní výpočty, které by dříve byly prakticky nemožné.
Vědci se nyní snaží zvýšit odolnost qubitů. Pro danou studii je odpálili laserem, čímž jim dodali "symetrie", která je učinila odolnějšími vůči změnám. Další fází výzkumu bude pak začlenění nových poznatků do funkčních počítačů, které se mohou opřít o zvláštní chování a skutečně tak vylepšit kvantové počítače.
Video o dimenzích přináší nové informace. Podívejte se:
Zdroje:
