Bilim dünyası, maddenin en gizemli hallerinden biri olan "zaman kristalleri" üzerinde kritik bir eşiği aştı. Daha önce yalnızca küçük ve tek boyutlu formlarla sınırlı kalan bu yapılar, IBM Quantum bilgisayarları ve gelişmiş hibrit hesaplama yöntemleri sayesinde artık çok daha büyük ölçeklerde modellenebiliyor.
Basque Quantum (BasQ), ABD Ulusal Standartlar ve Teknoloji Enstitüsü (NIST) ve IBM'den oluşan uluslararası araştırma ekibi, IBM'in Quantum Heron çipini kullanarak 144 kübitlik, iki boyutlu bir zaman kristali oluşturmayı başardı.
ZAMANDA TEKRAR EDEN DESENLER
Doğada yaygın olarak bulunan elmas veya sofra tuzu gibi kristaller, uzayda tekrarlayan desenler oluşturur ve enerji girişi olmadan yapılarını koruyarak "termal denge" halinde bulunur. Ancak zaman kristalleri temelden farklı bir fiziğe sahiptir. Bu egzotik malzemeler, uzay yerine zamanda tekrar eden desenler sergiler ve yalnızca "denge dışı" durumlarda var olabilir.
Belirli kuantum sistemlerine periyodik enerji eklendiğinde, parçacıklar kararlı bir ritme kilitlenir. Enerji akışı devam etse bile, bu sistemler orijinal kuantum durumlarının izlerini korumayı başarır. Ancak son derece hassas olan bu yapıları oluşturmak, yüksek düzeyde kontrollü ve düşük gürültülü ortamlar gerektirir.
144 KÜBİT İLE SINIRLAR AŞILDI
Bugüne kadar araştırmacılar yalnızca doğrusal atom zincirlerinde oluşan basit, tek boyutlu zaman kristallerini inceleyebiliyordu. Daha karmaşık yapılar teorize edilse de, klasik bilgisayarlarla modellenmesi imkansızdı.
IBM'in Quantum Heron çipi bu engeli ortadan kaldırdı. Araştırmacılar, sistemi simüle etmek yerine doğrudan kübitleri kullanarak 144 kübitlik, iki boyutlu bir zaman kristali inşa etti. İki boyuta geçiş, etkileşimlerin çok daha karmaşık hale gelmesini sağlayarak daha önce hiç gözlemlenmemiş dinamikleri ortaya çıkardı.
KLASİK VE KUANTUM GÜÇ BİRLEŞTİ
Çalışmanın en dikkat çekici yönlerinden biri de doğrulama sürecinde kullanılan "kuantum merkezli süper hesaplama" yaklaşımı oldu. Araştırma ekibi, kuantum sonuçlarını doğrulamak için tensör ağları ve inanç yayılımı gibi gelişmiş klasik teknikleri kuantum donanımıyla entegre etti.
Büyük tensörleri daha küçük parçalara ayırarak karmaşıklığı azaltan bu yöntem, klasik bilgisayarların kuantum durumlarını yaklaşık olarak hesaplamasına olanak tanıdı. Böylece, kuantum işlemcilerin (QPU), merkezi işlem birimlerinin (CPU) ve grafik işlem birimlerinin (GPU) birlikte çalıştığı hibrit bir gelecek vizyonu ortaya kondu.
YENİ HEDEF: NIGHTHAWK ÇİPLERİ
Ekip, bu başarının ardından daha fazla kübit bağlantısı sunan IBM'in Quantum Nighthawk çipleriyle daha karmaşık zaman kristallerini keşfetmeyi planlıyor. Daha yüksek bağlantı kapasitesi, daha zengin dinamikler ve daha gerçekçi modeller anlamına geliyor.
Bu gelişme, sadece temel fizik araştırmalarını değil; kuantum malzemeleri, spin tabanlı etkileşimler ve nanoteknoloji alanındaki endüstriyel çalışmaları da doğrudan etkileme potansiyeli taşıyor.
