一项涉及激光脉冲斐波那契模式的实验 ， 显然产生了一种物质的新状态 。
上图：Quantinuum的量子计算机 ， 最近的研究中使用了它 。
一组物理学家表示 ， 他们通过向科罗拉多州的一台量子计算机发射读取斐波纳契序列（Fibonacci sequence）的激光脉冲 ， 成功地创造了一个新的物质相 。 物质相依赖于斐波那契序列的一个奇特现象 ， 使其保持更长时间的量子态 。
就像普通物质可以处于固体、液体、气体或过热的等离子相（或态）一样 ， 量子材料也有相 。 相指的是物质在原子水平上的结构 ， 例如原子或电子的排列 。 几年前 ， 物理学家发现了一种量子超固体 ， 去年 ， 一个团队在模拟器中证实了量子自旋液体的存在 ， 这是一种长期以来被怀疑的量子物质相 。 最近的研究小组认为他们发现了另一个新阶段 。
量子比特（或量子位）与普通计算机位类似 ， 它们的值可以是0或1 ， 但它们也可以同时是0或1 ， 这是一种模糊状态 ， 使计算机能够比普通计算机更快地考虑一个问题的多种可能解决方案 。 量子计算机最终应该能够解决经典计算机不能解决的问题 。
量子比特通常是原子；在最近的研究中 ， 研究人员使用了10个镱（Yb）离子 ， 这些离子由电场控制 ， 使用激光脉冲进行操作 。 当多个量子比特的状态可以相互关联地描述时 ， 这些量子比特被认为是纠缠的 。 量子纠缠是一个系统中多个量子比特之间的微妙协议 ， 当这些比特中的任何一个比特的值确定时 ， 该协议就会解除 。 在那一刻 ， 系统退相干 ， 量子操作分崩离析 。
量子计算的一大挑战是保持量子比特的量子态 。 温度、振动或电磁场的最轻微波动 ， 都可能导致超灵敏的量子位元退聚 ， 从而导致计算失败 。 由于量子比特保持量子状态的时间越长 ， 就能完成的工作越多 ， 因此让计算机的量子态尽可能长时间地持续是该领域的关键一步 。
在最近的研究中 ， 对10个镱量子比特周期性地脉冲激光 ， 使它们处于量子状态（即纠缠状态）持续1.5秒 。 但当研究人员按照斐波那契数列的模式脉冲激光时 ， 他们发现系统边缘的量子比特在大约5.5秒的时间里保持了量子态 ， 这是整个实验的长度（量子比特本可以保持更长时间的量子态 ， 但研究团队在5.5秒标记时结束了实验） 。 他们的研究发表在今年夏天的《自然》杂志上 。
你可以把斐波那契序列激光脉冲想象成两个永不重叠的频率 。 这使得脉冲成为准晶体：一种有顺序但没有周期性的图案 。
该研究的合著者、Quantinuum公司的量子工程师贾斯汀·博内特（Justin Bohnet）说：“在我看来 ， 关键的结果是展示了这两种不同的设计量子态的方法之间的差异 ， 以及一种方法如何比另一种更好地防止错误 。 ”该公司的计算机被用于最近的实验 。
【物理学家用斐波那契数列轰击量子计算机，以保持更长时间的量子态】斐波那契数列（Fibonacci sequence）是一种数字模式 ， 其中每个数字都是前两个数字的和（比如1、1、2、3、5、8、13等等） 。 它的历史可以追溯到2000多年前 ， 与所谓的黄金比例有关 。 现在 ， 这个独特的系列可能具有量子意义 。
论文的第一作者、量子物理学家菲利普·杜米特雷斯库（Philipp Dumitrescu）说：“事实证明 ， 如果你以正确的方式设计激光脉冲 ， 你的量子系统可以有来自时间转换的对称性 。 ”他在西蒙斯基金会熨斗研究所（Flatiron Institute）开展了这项工作 。 时间平移对称意味着一个实验将产生相同的结果 ， 无论它是发生在今天、明天还是100年后 。
菲利普·杜米特雷斯库补充道：“我们意识到 ， 通过使用基于斐波那契模式的准周期序列 ， 你可以让系统表现得好像有两个不同的时间方向 。 ”
用周期性（简单的a - b - a - b）模式的激光脉冲发射量子比特并没有延长系统的量子状态 。 但是 ， 通过以斐波那契数列（a - ab - aba - abaab ， 等等）脉冲激光 ， 研究人员给量子位提供了一个非重复的 ， 或准周期的模式 。
它类似于三位一体核试验场的准晶体 ， 但不是三维准晶体 ， 而是物理学家适时制造了一种准晶 。 在这两种情况下 ， 存在于较高维度的对称可以投影到较低维度 ， 就像二维彭罗斯瓷砖中的镶嵌图案一样 。
量子物理学家菲利普·杜米特雷斯库在西蒙斯基金会发布的新闻稿中说：“有了这种准周期序列 ， 就有了一个复杂的进化过程 ， 可以消除边缘上的所有错误 。 ”在边缘上 ， 他指的是在任何时候距离其构型中心最远的量子位 。 “正因为如此 ， 边缘保持量子力学一致性的时间比你想象的要长得多 。 ”因此 ， 是斐波那契模式激光脉冲增强了边缘量子比特的鲁棒性 。
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