فیزیکدانان با منفعت گیری از یک کامپیوتر کوانتومی ۵۸ کیوبیتی یک فاز کوانتومی از ماده تشکیل و مشاهده کردند که برای زمان‌ها فقط به‌صورت تئوری وجود داشت و هیچ زمان پیش‌ازاین دیده نشده می بود. این دستاورد که حاصل همکاری محققان دانشگاه فنی مونیخ (TUM)، دانشگاه پرینستون و واحد هوش مصنوعی کوانتومی گوگل است یک نظریه مهم علم فیزیک را در عمل به اثبات می‌رساند و می‌تواند علتشود از کامپیوترهای کوانتومی به گفتن پلتفرمی برای کاوش قلمروهای ناشناخته فیزیک منفعت گیری شود.

برخلاف فازهای معمولی ماده (همانند جامد، مایع و گاز) که در حالت اعتدال می باشند، فازهای کوانتومی غیرتعادلی می باشند، ویژگی‌های پویا دارند و طی زمان نیز تکامل می‌یابند. یکی از خاص‌ترین انواع این حالت‌ها در سیستم‌های فلوکه (Floquet) به وجود می‌آید؛ سیستم‌های کوانتومی که به طور دوره‌ای و ریتمیک در زمان «تحریک» خواهد شد. این تحریک ریتمیک می‌تواند اشکال کاملاً جدیدی از نظم را تشکیل کند که تحت هیچ شرایط تعادلی نمی توانند وجود داشته باشند و اتفاق‌هایی را آشکار می‌کند که اساساً فراتر از دسترس فازهای معمولی ماده می باشند.

بر پایه گزارش ScienceDaily، تا بحال همانند‌سازی این چنین حالت‌های پیچیده و به شدت درهم‌تنیده‌ای با کامپیوترهای کلاسیک غیرممکن می بود. اما تیم تحقیقاتی با منفعت گیری از پردازنده کوانتومی ۵۸ کیوبیتی ابررسانای گوگل توانستند این حالت توپولوژیکی را تشکیل کنند.

تشکیل حالت تازه ماده با کامپیوتر کوانتومی گوگل

محققان موفق شدند از حرکات جهت‌دار ذرات در این حالت تازه کوانتومی تصویربرداری کنند و با گسترش یک الگوریتم، ناظر «تراجهش» (transmutation) یا دگرگونی دینامیکی ذرات اگزوتیک در لحظه باشند؛ اتفاق‌ای که یک مشخصه مهم این حالت‌های کوانتومی می بود و پیش‌ازاین تنها به طور نظری پیش‌بینی شده می بود.

«ملیسا ویل» (Melissa Will)، نویسنده اول این مقاله و دانشجوی دکترای فیزیک در دانشگاه فنی مونیخ، می‌گوید: «نتایج ما مشخص می کند که پردازنده‌های کوانتومی فقط دستگاه‌های محاسباتی نیستند؛ آن‌ها پلتفرم‌های آزمایشی قدرتمندی برای کشف و بازدید حالت‌های کاملاً جدیدی از ماده می باشند.» این تحقیق دری را به روی عصر جدیدی از همانند‌سازی کوانتومی باز می‌کند، جایی که کامپیوترهای کوانتومی می‌توانند به مطالعه چشم‌انداز گسترده و عمدتاً ناشناخته ماده کوانتومی غیرتعادلی پشتیبانی کنند.

یافته‌های این پژوهش در نیچر انتشار شده است.