Квантовые компьютеры начинают раскрывать свой потенциал как исследовательские инструменты. Новое открытие демонстрирует их способность изучать сложные состояния материи.

Учёные из Мюнхенского технического университета, Принстонского университета и Google Quantum AI провели эксперимент на 58-кубитном процессоре Willow. Исследователи впервые создали и наблюдали специфическое состояние материи — топологически упорядоченное состояние Флоке.

Эта особая фаза возникает в квантовых системах, управляемых по повторяющемуся временному циклу (периодическому гамильтониану). В отличие от привычных фаз вроде льда или воды, которые существуют в стабильных условиях, это состояние существует только в динамическом, неустойчивом режиме, когда правила системы постоянно меняются по предсказуемому шаблону.

Открытие представляет особый интерес потому, что такая фаза не может возникнуть в условиях равновесия — она возможна только при выходе системы из стабильного состояния. Традиционная термодинамика, описывающая равновесные процессы, не может полностью описать такое поведение материи.

Команда разработала специальный интерферометрический алгоритм для изучения топологической структуры новой фазы. Это позволило наблюдать динамическую трансмутацию экзотических частиц, предсказанную теоретически.

Процессор Willow ранее демонстрировал исключительную вычислительную мощность. В прошлом году он выполнил расчёты, которые заняли бы у современного суперкомпьютера 10 септиллионов лет.

Ученые считают, что квантовые компьютеры становятся мощными платформами для исследования неизученных состояний материи. Эти открытия могут помочь развитию будущих квантовых технологий и пониманию фундаментальной физики.