57个量子比特！科学家造就迄今最大时间晶体

　　时间晶体是一个在时间上重复的量子系统。图片来源：1MILLIONFREEPICTURES。COM
　　近日，澳大利亚物理学家设计出迄今为止最大的时间晶体，该时间晶体由57个量子比特组成，比去年谷歌科学家模拟的20个量子比特的时间晶体大一倍多。相关研究结果3月2日发表于《科学进展》。
　　未参与该研究的微软凝聚态物理学家ChetanNayak表示，这项工作显示了量子计算机模拟复杂系统的能力，使这些系统不只存在于物理学家的理论中。
　　时间晶体的概念最早出现在10年前，由诺贝尔物理学奖得主、麻省理工学院理论物理学家FrankWilczek最先提出。Wilczek表示，时间晶体经历周期性运动，每隔一段时间就会回到最初的形态，并能自发打破时间平移对称性。也就是说，它可以随着时间改变，但是会持续回到开始时的相同形态，如同钟表的指针周期性地回到原始位置。
　　时间晶体是一种量子粒子系统，被锁在一段永恒的时间循环中。
　　墨尔本大学理论学家PhilippFrey和StephanRachel使用IBM量子计算机进行远程模拟，进行了量子比特演示。他们可以同时将量子比特设置为0和1或1和0，并通过编程使它们像磁铁一样相互作用。
　　在它们相互作用的某些设置中，研究人员发现，57个量子比特的任何初始设置都保持稳定每两个脉冲就会回到原始状态。
　　乍一看，这一观点似乎有点平淡无奇。毕竟，如果磁铁没有相互作用，脉冲也会使它们翻转180，并产生一样的半频响应。哈佛大学凝聚态理论学家DominicElse解释，是磁铁之间的相互作用让这种结构趋于稳定，使该系统成为时间晶体，并使得这个系统不受一些缺陷的影响，例如在脉冲不够长的情况下，也能产生翻转。
　　但是，只提高量子位相互作用的力度是不够的。Rachel解释，相邻两个量子位间的相互作用必须随机变化。比如，如果所有磁铁相互作用都一样强，那么有一个磁铁出了问题，就可能导致链条上的其他磁铁出现翻转错误。正是这种随机性阻止了错误的传播，并稳定了时间晶体。Rachel说。
　　Rachel认为，该模拟并不完美。按理说，这种翻转模式能无限持续下去，但IBM量子计算机的量子比特大概只能让该结构保持50次稳定循环。时间晶体最终可能被用来储存一串量子位元的状态，成为量子计算机的一种存储方式，但要实现这项突破，还需要花费大量时间。（辛雨）
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　　https：doi。org10。1126sciadv。abm7652