物理學(xué)家通過向量子計(jì)算機(jī)內(nèi)使用的原子發(fā)射基于斐波那契序列的脈沖的激光創(chuàng)造了這種奇怪的物質(zhì)階段。他們認(rèn)為，這可能是量子計(jì)算的一個(gè)突破，因?yàn)樗梢员Ｗo(hù)存儲(chǔ)的信息不受當(dāng)前量子存儲(chǔ)方法中出現(xiàn)的錯(cuò)誤影響。數(shù)據(jù)退化仍然發(fā)生，但速度要慢得多。

該研究的論文第一作者Philipp Dumitrescu表示，他已經(jīng)在這一科學(xué)背后的理論上工作了五年多，但這是第一次在實(shí)際實(shí)驗(yàn)中“實(shí)現(xiàn)”。

Dumitrescu告訴Phys.org說道：“（這種動(dòng)態(tài)拓?fù)湎啵┦菍?duì)物質(zhì)相位的一種完全不同的思考方式。”

【資料圖】

研究人員通過對(duì)量子計(jì)算機(jī)中一種叫做鐿的元素的離子進(jìn)行頻閃來實(shí)現(xiàn)他們的理論。當(dāng)他們用標(biāo)準(zhǔn)的重復(fù)模式（AB、AB、AB......）撞擊離子時(shí)，產(chǎn)生的量子比特保持了1.5秒的量子化，他們指出這是一個(gè)令人難以置信的改進(jìn)。

然而當(dāng)他們用斐波那契脈沖（A、AB、ABA、ABAAB、ABAABABA......）轟擊離子時(shí)，量子比特在超級(jí)狀態(tài)下保持了驚人的5.5秒。考慮到一個(gè)量子比特的平均壽命約為500納秒（0.00000005秒），這些結(jié)果是非常顯著的。這種短暫的壽命是因?yàn)槊慨?dāng)觀察或測(cè)量時(shí)量子比特就會(huì)離開它的超狀態(tài)（在這里它同時(shí)作為1和0存在）。甚至跟其他量子比特的相互作用也足以破壞這種量子性。

Dumitrescu說道：“即使你嚴(yán)格控制所有的原子，它們也會(huì)因?yàn)楦h(huán)境交談、加熱或以你沒有計(jì)劃的方式與事物互動(dòng)而失去其量子性。在實(shí)踐中，實(shí)驗(yàn)設(shè)備有許多誤差源，在僅僅幾個(gè)激光脈沖之后就會(huì)降低相干性。”

它背后的物理學(xué)對(duì)于普通人來說是相當(dāng)難以琢磨的，但在上面的彭羅斯瓷磚圖案中得到了說明。像典型的晶體一樣，這種準(zhǔn)晶體有一個(gè)穩(wěn)定的晶格，其結(jié)構(gòu)從未重復(fù)過。這個(gè)圖案是5D正方形晶格的2D顯示。

研究人員希望創(chuàng)建一個(gè)類似的對(duì)稱結(jié)構(gòu)，但他們不是在空間中構(gòu)建它而是在時(shí)間中構(gòu)建它。物理學(xué)家們使用斐波那契脈沖激光器創(chuàng)造了一個(gè)擁有“時(shí)間對(duì)稱性”的高維量子比特。當(dāng)“壓扁”到我們的4D領(lǐng)域時(shí)，產(chǎn)生的量子比特有兩個(gè)時(shí)間維度。這個(gè)額外的維度在一定程度上保護(hù)了量子比特不被降解。然而它只適用于10鐿離子系列的外部“邊緣”（第一個(gè)和第十個(gè)量子比特）。

“有了這個(gè)準(zhǔn)周期序列就有了一個(gè)復(fù)雜的演化過程，它抵消了所有生活在邊緣的錯(cuò)誤，”Dumitrescu說道，“正因?yàn)槿绱耍吘壉３至孔恿W(xué)一致性的時(shí)間比你預(yù)期的要長(zhǎng)得多?！?/p>

盡管物理學(xué)家們已經(jīng)證明該技術(shù)創(chuàng)造了更加穩(wěn)健的量子比特，但他們承認(rèn)他們?nèi)杂性S多工作要做。這種新物質(zhì)階段可以產(chǎn)生長(zhǎng)期的量子信息存儲(chǔ)，但前提是他們能以某種方式將其整合到量子計(jì)算機(jī)中。

“我們有這種直接的、誘人的應(yīng)用，但我們需要找到一種方法將其與計(jì)算掛鉤，”Dumitrescu說道，“這是我們正在努力解決的一個(gè)開放性問題?！?/p>