بلورات الزمن هي مجموعات من الجزيئات التي تظهر أنماطًا متكررة. حيث تتردد الأنماط التي تشكل البلورات العادية مثل الماس والكوارتز في الفضاء ثلاثي الأبعاد، تتحرك بلورات الزمن بشكل دوري مثل البندول، تتأرجح عبر الزمن.

ما يجعلها فريدة هو قدرتها على القيام بذلك في غياب أو في تناقض مع “دفع” مُحرّك. تتأرجح بلورات الزمن في أدنى حالة طاقة لها وفق إيقاعها الخاص، مثل طفل يركل في أرجوحته في تحدٍ لدفع والديه المتكرر.

اقترحها الفيزيائي الشهير [[LINK7]] فرانك ويلتشيك في عام 2012 [[LINK7]]، وقد تلقت فكرة بلورات الزمن في البداية نصيبها العادل من المشككين.

منذ ذلك الحين، [[LINK8]] تم إثبات عدد من الأنظمة [[LINK8]] ذات [[LINK9]] سلوكيات شبيهة ببلورات الزمن [[LINK9]] تجريبيًا، مما يوفر للمهندسين أداة جديدة مثبتة لقياس وتشكيل العالم، وحلاً محتملاً لمشكلة الدقة في الحوسبة الكمية.

<>

بينما تقتصر الحوسبة التقليدية على المنطق المبني باستخدام الأرقام الثنائية الممثلة بـ 1 و 0، فإن “الكيوبتات” في الحوسبة الكمومية تناسب أنواعًا فريدة من الحوسبة، مما يسمح بحل الخوارزميات المعقدة في خطوة واحدة.

الكيوبت هو ضباب من الاحتمالات، لا يختلف عن طاولة بطاقات واضحة قبل أن يكشف الموزع عن لون البطاقة سواء كان أحمر أو أسود. تمامًا كما يمكن لعدّاد البطاقات استخدام الاحتمالات لصالحهم، تستخدم الحوسبة الكمومية القدرة المدمجة للكيوبت لإجراء حسابات. إن جمع الكيوبتات من خلال تشابك مصائرها يبني مجموعة أكبر، مما يعدل الاحتمالات بطرق أكثر فائدة.

لسوء الحظ، يمكن أن تتشابك الكيوبتات مع أي شيء تقريبًا في بيئتها، مما يؤدي إلى خلط بطاقات جديدة بشكل عشوائي ويعطل البرنامج عن مجراه. إن توسيع مجموعة الكيوبتات إلى الآلاف المطلوبة يزيد بشكل كبير من احتمال دخول الضوضاء غير المرغوب فيها.

تم اقتراح الكريستالات الزمنية كوسيلة [[LINK12]] لتقليل الأخطاء الكمية سابقًا، على الرغم من أن الانتقال من النظرية إلى التطبيق العملي أثبت أنه تحدٍ.

واحدة من أنواع الكريستالات الزمنية الموصوفة بأنها “طوبولوجية” لها ميزة على الأنواع الأخرى. بينما يمكن أن تظهر التذبذبات المعزولة خصائص الكريستال الزمني ضمن منطقة محددة من الجسيمات المتكررة في الفضاء، فإن [[LINK13]] الكريستال الزمني الطوبولوجي [[LINK13]] يعرض حركة البندول كميزة جماعية لنظام أكثر عمومية، وذلك بفضل نفس ظاهرة [[LINK14]] التشابك الكمي [[LINK14]].

هذا الانتشار العام للنشاط المتذبذب أقل عرضة للتداخل المحلي، مما يحافظ على حركة البندول في حركة مثالية حتى عندما تتعرض المناطق المعزولة داخل النظام للدفع والضغط خارج التوافق.

من خلال برمجة شكل مستقر للغاية من الحوسبة الكمومية الموصلة ليظهر سلوك بلورات الزمن الطوبولوجية، وجدت الفريق أنه من الممكن إنشاء نظام كمومي يكون أقل عرضة للتداخل.

عندما تم اختباره، كان النظام قادرًا على التعامل مع مستوى معقول من الضوضاء المحاكية في البيئة، مما جعله يبقى مستقرًا نسبيًا. كما عكس التجربة الإمكانية لاستخدام دوائر موصلة مماثلة لاستكشاف مجال الحركة غير المتوازنة المتمثل في بلورات الزمن.

كإثبات للمفهوم، قد يكون للنبض الغريب لبلورات الزمن مكانة مهمة في مستقبل التكنولوجيا.

تم نشر هذا البحث في مجلة نيتشر للتواصل.

المصدر: المصدر