Eureka! Các nhà khoa học vừa kết nối thành công hai biến thể thời gian lập phương lần đầu tiên

Một nhóm nghiên cứu tại châu Âu đã thành công tạo ra một hệ thống hai trạng thái bằng cách sử dụng biến thể thời gian lập phương.

Phản ứng chính xác khi đọc điều đó là: eureka! Chúng tôi cũng chấp nhận “wow,” “OMG,” và “hooray,” khi nhìn vào tiềm năng của bước đột phá đáng kinh ngạc này.

Ở phía trước: Biến thể thời gian lập phương là một giai đoạn của vật chất được phát hiện gần đây. Trong trạng thái cơ bản của chúng, chúng dao động giữa các cấu hình khác nhau mà không mất hay sử dụng năng lượng.

(Đọc thêm về cách biến thể thời gian lập phương hoạt động tại đây: 'Time crystals' của Google có thể là thành tựu khoa học lớn nhất trong đời chúng ta)

Một nhóm các nhà vật lý do Samuli Autti của Đại học Lancaster dẫn đầu đã thành công kết nối hai biến thể thời gian lập phương với nhau trong cái được gọi là một “hệ thống hai trạng thái,” hoặc một “hệ thống hai cấp độ.”

Theo như chúng tôi có thể nói, đây là lần đầu tiên điều này đã từng xảy ra. Điều thú vị về thí nghiệm này là nó đặt nền móng cho việc máy tính lượng tử hoạt động với biến thể thời gian lập phương như các qubit.

Nền tảng: Theo bài báo nghiên cứu đã được đánh giá bởi đồng nghiệp của đội ngũ nghiên cứu:

Trong các thí nghiệm của chúng tôi, hai biến thể thời gian lập phương được kết nối với nhau và bao gồm các hạt nhân sóng quasiparticles (magnons) tạo thành một hệ thống hai cấp độ toàn cục. Hai cấp độ này phát triển theo thời gian theo cách được xác định bản chất bởi một phản hồi phi tuyến, cho phép chúng tôi xây dựng động học hai cấp độ tự nhiên.

Bài báo tiếp tục nói rằng, trong hệ thống superfluid mà họ sử dụng cho thí nghiệm, “thời gian sống thời gian thực nghiệm của biến thể thời gian có thể được kéo dài lên đến một nghìn giây.”

Điều này dường như nâng cao công việc này lên làm nền móng và bản thiết kế cho một hệ thống lượng tử có sự liên kết được xây dựng từ các biến thể thời gian lập phương.

Những lý do mà chúng tôi hào hứng về điều này là ba lớp:

1. Một trong những thách thức khó khăn nhất của máy tính lượng tử là duy trì tính nhất quán
2. Thí nghiệm, biến thể thời gian có thể được tạo ra ở nhiệt độ phòng
3. Đây là điều gần giống như một bữa trưa miễn phí nhất chúng ta đã thấy trong vật lý lượng tử

Bữa trưa miễn phí là gì? Bạn không nên nói về máy chuyển động liên tục khi thảo luận về các bài báo về vật lý vì bạn sẽ gây sự tức giận của những người thuần khiết nghĩ rằng chúng không thể có.

Một máy chuyển động liên tục là một thứ gì đó, lý thuyết, có thể tạo ra năng lượng mà không tiêu thụ bất kỳ năng lượng nào. Theo như chúng ta biết, điều này không tồn tại. Nhưng, nếu có, nó sẽ bất tuân theo luật của vật lý cổ điển. Và, nó cũng sẽ loại bỏ nhu cầu về “nhiên liệu” hoặc yêu cầu nguồn điện bên ngoài.

Nếu chúng ta có thể xây dựng một máy chuyển động liên tục, có thể chúng ta có thể sử dụng nó để cung cấp năng lượng cho thế giới của chúng ta miễn phí.

Công việc của đội ngũ Lancaster liên quan đến ý tưởng về một bữa trưa miễn phí (máy chuyển động liên tục) vì biến thể thời gian, khi được kết nối với nhau, có thể hoạt động như một qubit với công suất cực kỳ thấp.

Tác giả chính Autti mô tả khái niệm này trong một cuộc phỏng vấn với Michelle Starr của ScienceAlert:

Mọi người đều biết rằng máy chuyển động liên tục là không thể. Tuy nhiên, trong vật lý lượng tử, máy chuyển động liên tục được chấp nhận miễn là chúng ta giữ đôi mắt đóng cửa. Bằng cách lẻn qua khe này, chúng ta có thể tạo ra biến thể thời gian.

Bằng cách "giữ đôi mắt đóng cửa," chúng tôi giả sử Autti đang nói về việc biến thể thời gian, giống như hầu hết mọi thứ trong thế giới lượng tử, thực sự không thể được quan sát trực tiếp.

Dù sao đi nữa, một bữa trưa miễn phí chắc chắn sẽ là điều đáng xem. Và nghiên cứu này có thể mang chúng ta gần hơn bao giờ hết đến nó.

Nhanh chóng: Lần cuối cùng tôi hứng thú đến vậy với một bài báo về máy tính lượng tử là khi tồn tại của biến thể thời gian được xác nhận. Tôi nghĩ rằng nghiên cứu này có thể là một trong những tiến bộ công nghệ quan trọng nhất trong cuộc đời chúng ta — có thể là trong toàn bộ lịch sử.

Lời hứa của máy tính lượng tử tương lai chứng thực hầu như mọi công nghệ lý thuyết mà chúng ta ước mơ một ngày nào đó sẽ tạo ra. Máy chuyển động, động cơ vũ trụ, năng lượng lạnh, tuổi thọ con người kéo dài, định hình hành tinh tỷ lệ lớn, cấu trúc Dyson, và vô số những cột mốc màu mè khác có thể trở thành hiện thực nếu chúng ta xây dựng hệ thống máy tính lượng tử đủ mạnh mẽ.

Ai biết được? Có lẽ một ngày nào đó, một đội ngũ nghiên cứu sẽ tìm ra cách khai thác sức mạnh của biến thể thời gian chỉ với một xung năng lượng nhỏ, không hoàn toàn là bữa trưa, nhưng có lẽ là phiên bản của vũ khí miễn phí của vũ trụ.

Bạn có thể đọc toàn bộ bài báo nghiên cứu hứng thú tại đây trên Nature.