Pierwsza obserwacja Anyna: rewolucja w obliczeniach kwantowych!

Pierwsza obserwacja Anyna: rewolucja w obliczeniach kwantowych!

2 kwietnia 2025 roku międzynarodowy zespół badawczy, w którego skład wchodzi prof. dr André Eckardt z TU Berlin, dokonał ważnego odkrycia naukowego. Udało im się dokonać pierwszej bezpośredniej eksperymentalnej obserwacji „statystyki wymiany anyonowej w jednowymiarowym układzie kwantowym”. Odkrycie to może mieć daleko idące implikacje dla rozwoju przyszłych komputerów kwantowych, ponieważ zapewnia głębszy wgląd we właściwości dowolnych jonów.

Obserwacje zrealizowano dzięki zastosowaniu zaawansowanego mikroskopu gazów kwantowych, który wykrywa ultrazimne atomy rubidu i analizuje je w określonym układzie. Metoda ta pozwala na precyzyjną obserwację efektów mechaniki kwantowej. Wyniki tego badania zostały opublikowane w renomowanym czasopiśmie naukowymNaukaopublikowane, co podkreśla wagę badań.

Co to są anyony?

W fizyce istnieją dwa główne typy cząstek: bozony i fermiony. Bozony mogą znajdować się w tej samej przestrzeni w tym samym czasie bez żadnych ograniczeń, podczas gdy fermiony muszą koniecznie istnieć w różnych stanach kwantowych ze względu na zasadę Pauliego. Prowadzi to do różnych zachowań podczas wymiany tych cząstek. W przypadku bozonów funkcja falowa pozostaje niezmieniona, natomiast w przypadku fermionów zmienia się ze znakiem ujemnym.

Odkrycie anyonów pokazuje, że istnieje trzecia klasa cząstek, które są niebinarne i mogą istnieć w strukturach quasi-dwuwymiarowych. Ich statystykę wymiany opisuje złożona zależność: podczas wymiany dwóch anyonów funkcja falowa zmienia się zgodnie z fazą leżącą pomiędzy funkcjami falowymi bozonów i fermionów. Ten nowy rodzaj przetwarzania cząstek może być korzystny w przetwarzaniu informacji kwantowej, ponieważ ma potencjał w zakresie obliczeń odpornych na błędy.

Znaczenie dla komputerów kwantowych

Coraz bardziej docenia się znaczenie anyons w rozwoju komputerów kwantowych. Topologiczne komputery kwantowe wykorzystujące dowolną technologię mogłyby zaoferować znaczne korzyści. Obiecują większą odporność na błędy i ułatwiają interakcję między kubitami. Właściwości te mogą mieć kluczowe znaczenie dla przyszłego rozwoju technologii obliczeń kwantowych. Pomimo sukcesów, które odniosły w ostatnich dziesięcioleciach, skupiając się na komputerach kwantowych NMR od 1938 r. i fotonicznych komputerach kwantowych od 1960 r., prace eksperymentalne z kimkolwiek rozpoczęły się dopiero w latach 80. XX wieku.

Podsumowując, odkrycie to nie tylko otwiera nowy obszar badań, ale może również zrewolucjonizować sposób, w jaki myślimy o komputerach kwantowych i z nimi związanymi. Międzynarodowy zespół badawczy wykonał zdecydowany krok w stronę przyszłości, w której każdy może odegrać kluczową rolę w przetwarzaniu informacji kwantowej.

Aby uzyskać szczegółowe informacje na temat podstaw naukowych leżących u podstaw any i ich zastosowania w informatyce kwantowej, zapoznaj się z objaśnieniami Wymiana stosów obliczeń kwantowych o których mowa podczas TU Berlin podsumowuje dotychczasowe wyniki badań.