„Cristalul timpului” realizat cu ajutorul computerul cuantic Google ar putea schimba fizica pentru totdeauna

de Ionuț Baiaș     HotNews.ro
Marţi, 14 septembrie 2021, 20:48 Science - Stiinte fundamentale


Procesorul Sycamore al Google
Foto: CNET / Rocco Ceselin
Cercetătorii care lucrează în parteneriat cu Google s-ar fi putut folosi de computerul cuantic al gigantului tehnologic pentru a crea o fază complet nouă a materiei - un cristal al timpului, potrivit Live Science.

Cu capacitatea de a circula pentru totdeauna între două stări fără a pierde vreodată energie, cristalele timpului evită una dintre cele mai importante legi ale fizicii - a doua lege a termodinamicii, care afirmă că tulburarea sau entropia unui sistem izolat trebuie să crească întotdeauna. Aceste cristale de timp bizare rămân stabile, rezistând oricărei dizolvări în aleatoriu, în ciuda existenței într-o stare constantă de flux.

Atomii cristalelor timpului, a căror existenţă a fost intuită de câştigătorul premiului Nobel pentru Fizică, Frank Wilczek, în 2012, au o structură care se repetă și în timp, nu numai în spațiu. Astfel cristalelor timpului li se adaugă o a patra dimensiune, mişcarea timpului.

În esenţă asta înseamnă că ele oscilează pentru totdeauna fără nicio influenţă externă. Cristale temporale se mișcă fără energie. Este ca și cum materia și structura acestora este creată de un cerc temporal care se repetă.

Cristalul timpului, creat în 100 de secunde



Potrivit unui articol de cercetare postat pe 28 iulie în baza de date de preimprimare arXiv, oamenii de știință au reușit să creeze cristalul timpului timp de aproximativ 100 de secunde folosind qubits (versiunea de calcul cuantic a bitului tradițional al computerului) în nucleul procesorului cuantic Sycamore de la Google.

Existența acestei faze ciudate de materie nouă și tărâmul complet nou al comportamentelor fizice pe care le dezvăluie, este incredibil de interesant pentru fizicieni, mai ales că aceste cristale de timp au fost prezise doar pentru prima dată cu doar nouă ani în urmă.

„A fost o mare surpriză”, a declarat pentru Live Science Curt von Keyserlingk, fizician la Universitatea din Birmingham din Marea Britanie, care nu a fost implicat în studiu. „Dacă ai întreba pe cineva acum 30, 20 sau poate chiar 10 ani în urmă, nu s-ar fi așteptat la acest lucru”.

Cristalele timpului sunt obiecte fascinante pentru fizicieni, deoarece în esență ocolesc cea de-a doua lege a termodinamicii.

Principiul al doilea al termodinamicii precizează condițiile în care are loc transformarea energiei termice în energie mecanică. El are un caracter calitativ, arată sensul în care se produc spontan transformările, fără să se refere la cantitățile de energie schimbate. El este o particularizare a principiului general al schimburilor de energie, conform căruia transformările spontane de energie se realizează de la potențialul mai înalt spre potențialul mai scăzut. (Integral pe Live Science)

De ce sunt cristalele timpului așa de interesante. Două explicații


Pentru a putea înțelege de ce cristalele temporale sunt atât de interesante e nevoie de niște cunoștințe de termodinamică, în special cu privire la a doua lege a sa care afirmă că sistemele naturale tind să se așeze într-o stare cunoscută drept „entropie maximă”.

Să luăm un exemplu banal: dacă torni lapte într-o ceașcă de cafea acesta se va dizolva în cele din urmă în cafea în loc să stea la suprafața ei, permițând sistemului general să ajungă la un echilibru. Acest lucru se întâmplă fiindcă există mult mai multe moduri pentru lapte de a se împrăștia prin cafea decât de a rămâne la suprafața acesteia într-o manieră mai ordonată.

Acest impuls irezistibil către echilibrul termic - descris în a doua lege a termodinamicii - reflectă faptul că toate lucrurile tind să se îndrepte către stări aleatorii, mai puțin utile. Odată cu trecerea timpului sistemele degenerează inevitabil în haos și dezordine - adică entropie. Însă cristalele de timp nu se așează într-un echilibru termic.

În loc să degenereze treptat către o stare aleatorie, acestea rămân blocate în două configurații înalt energetice care alternează constant între ele într-un proces care poate continua la infinit. Pentru a explica mai bine acest lucru, profesorul de fizică și astronomie Curt von Keyserlingk, lector la Universitatea Birmingham, folosește un exemplu pe care îl prezintă studenților săi din anul 1.

Acesta începe cu un experiment de gândire: să luăm o cutie dintr-un sistem închis care este izolat de restul universului și să introducem în ea câteva zeci de monede iar apoi să o scuturăm de un milion de ori. Pe măsură ce monedele sar în toate direcțiile ele încep să se mute în poziții aleatorii tot mai haotice. Când cutia este deschisă așteptarea este ca aproximativ jumătate din monede să fie cu fața în sus și cealaltă jumătate cu pajura.

Nu contează dacă experimentul a început cu mai multe monede cu fața sau pajura în sus: sistemul uită configurația inițială și devine tot mai aleatoriu și haotic pe măsură ce este scuturat. Acest sistem închis, când este transpus în domeniul cuantic, reprezintă modalitatea perfectă de a încerca să găsim cristale temporale - și singura cunoscută până în prezent.

Să luăm acum Sycamore, procesorul cuantic al Google. Potrivit exemplului descris mai sus, în experimentul realizat de divizia de computație cuantică a Google monedele din cutie sunt reprezentate de qubiți care se învârt într-un sistem închis. Iar în loc să scuture cutia, cercetătorii au folosit un set specific de operații cuantice care pot modifica starea qubiților, proces pe care l-au repetat de multe ori.

Acesta a fost momentul în care cristalul temporal a sfidat toate așteptările. După ce s-au uitat la sistem în urma unui anumit număr de operații cercetătorii au descoperit o configurație a qubiților care nu este aleatorie ci arată similar cu cea originală. „Primul ingredient care alcătuiește un cristal temporal este că acesta își amintește ce făcea inițial. El nu uită. Sistemul de monede în cutie uită dar un cristal temporal nu o face”, subliniază von Keyserlingk.

Lucrurile nu se opresc însă aici. Dacă „scuturi” sistemul de un număr par de ori vei obține o configurație similară cu cea originală. Însă dacă aplici setul specific de operații cuantice de un număr impar de ori vei obține o altă configurație în care capetele sunt acum pajură și viceversa. Și indiferent câte astfel de operații realizezi asupra sistemului el va oscila mereu între cele două stări.

Din acest motiv comportamentul cristalelor temporale este fascinant pentru oamenii de știință. Spre deosebire de orice alt sistem cunoscut, ele nu tind către dezordine și haos. Cu alte cuvinte, ele sfidează a doua lege a termodinamicii care definește direcția în care merg toate evenimentele naturale și care este folosită de cercetători pentru a stabili direcția timpului. Gândește-te puțin la ce înseamnă asta, scrie ZDNet.

Recomandăm pentu informații suplimentare și: Quantum Computing on a Chip: Brace for the Revolution







Citeste doar ceea ce merita. Urmareste-ne si pe Facebook si Instagram.

















23540 vizualizari

  • -1 (19 voturi)    
    Google ar putea (Marţi, 14 septembrie 2021, 21:38)

    Mihail. [utilizator]

    Una e sa ajuti omul in nevoie sa gaseasca pornache, iar alta e sa schimbi legile fizice. Parerea mea.
    • 0 (0 voturi)    
      OK (Miercuri, 15 septembrie 2021, 19:04)

      imi_pasa_de_romania [utilizator] i-a raspuns lui Mihail.

      Sa-mi explici si mie unde si cum se schimba legile fizicii folosind calculatorul cuantic de la Google. Am citit amandoi acelasi articol, nu?
  • +2 (10 voturi)    
    Interesant dar mi-e teamă că (Marţi, 14 septembrie 2021, 22:10)

    ploiesteanu [utilizator]

    exemplu cu cutia și monedele nu e relevant. Ne putem închipui un sistem neinerțial în care se află un tub cu diametru pătrat în care sunt așezate una lângă alta un șir de monede, unele cu stema lipită de suprafață, altele cu banul. Întoarcem (rotim) cutia adică împingem suprafața. Moneda preia impulsul iar dacă oprim rotația la 90 de grade, moneda se va așeza pe cealaltă parte datorită inerției. Dăm mișcarea încă odată rotind cu încă 90 de grade, monedele se vor așeza pe cu suprafața inițială lipită pe a treia suprafață a tubului pătrat. Dăm înapoi revenind la configurația din a doua rotire, monezile se vor așeza cu suprafețele lipite de cutie așa cum au fost la rotirea 2. Și așa mai departe. Putem spune că sfidăm legea a doua? Nu. Și asta datorită faptului că i se aplică cuarțului același algoritm fizic. Computerele cuantice au același sistem binar ca și calculatoarele obișnuite. Dacă de exemplu am aplica alt algoritm fizic, în cazul nostru geometric, răsturnând tubul paralelipipedic de secțiune pătrată la 90 de grade transversal, monedele se vor suprapune iar Legea a doua a termodinamicii se va verifica. Asta nu înseamnă că nu s-a ajuns la acel cristal temporal, poate, nu știu. Înseamnă doar că exemplul cu cutia nu este adecvat.
    • 0 (0 voturi)    
      Teoria probabilitatii? (Miercuri, 15 septembrie 2021, 14:07)

      Ciobanul Bucur [utilizator] i-a raspuns lui ploiesteanu

      Nu am pregatirea teoretica necesara, dar am impresia ca are legatura si cu teoria probabilitatii. Citeam candva ca:

      - Desenam pe podea un cerc.
      - Cofectionam un bat de lungimea razei cercului.
      - Din centrul cercului, de deasupra, dam drumul batului sa cada. El va cadea in interiorul cercului fara a atinge marginea, sau va cadea astfel incat va atinge marginea cercului. Procedam asa de un numar foarte mare de ori. Notam de cate ori batul a atins marginea cercului si de cate ori nu a atins-o.
      - Impartim numarul neatingerilor la numarul atingerilor iar rezultatul va fi 3,14.
  • -8 (14 voturi)    
    Astea (Miercuri, 15 septembrie 2021, 9:38)

    sorance2000 [utilizator]

    sunt povesti fantastice care sa ne ia mintea de la 'escrocheria secolului COVRIG'. Fizica nu poate fi schimbata, cel mult descoperita!
    • -1 (1 vot)    
      Nu spune nimeni ca schimba fizica (Miercuri, 15 septembrie 2021, 19:06)

      imi_pasa_de_romania [utilizator] i-a raspuns lui sorance2000

      Titlul e o traducere incorecta, in sens, ca ar putea schimba felul in care e inteleasa de noi fizica. Nu ca apesi un buton si dintr-o data se schimba gravitatia pe planeta sau ca un cub e elipsoid si cumva 2+2 fac 6 (ca totusi Matematica si Fizica sunt rude indepartate).

      Dar asa se intampla cand citesti titlu, nu articole sau nu intelegi articolul deloc. Noroc ca intelegi si accepti conspiratiile. E si asta o calitate. Nu multi o au. Din fericire.
  • +1 (5 voturi)    
    Asta nu e fizica (Miercuri, 15 septembrie 2021, 9:57)

    topor [utilizator]

    Aceasta u e fizica, e fictiune! Acest „cristal” e doar teoretic si nu face altceva decat sa eludeze cateva principii ale fizicii. Este un fel de ce ar fi daca...?
    Asa cum in matematica se inventeaza tot felul de principii pur teoretice, asa si in fizica teoretica incep tot mai mult sa se inventeze situatii, pur teoretice, care ar incerca sa stoarca bani pentru o eventuala masina a timpului. Desi se stie ca timpul este o acceptiune teoretica, o „dimensiune” a materiei care poate fi masurata, dar nu poate fi manipulata(doar in teorii fanteziste)
    • 0 (0 voturi)    
      Nu sunt de acord (Miercuri, 15 septembrie 2021, 19:08)

      imi_pasa_de_romania [utilizator] i-a raspuns lui topor

      Timpul e un concept uman aplicat la felul in care se modifica proprietatile obiectelor percepute intr-un anumit fel. Felul interpretat de noi e a patra dimensiune. Nu exista dovezi ca a patra dimensiune e timpul, ci ca se apropie si merge sa folosesti timpul ca "valoare".

      In alta ordine de idei, timpul nu il masori. Ca sa stii cat e ceasul sau cat "timp" a trecut ai un alt ceas (sau aparat de masura, tot uman) cu care compari.

      Poate cel mai apropiat punct real ar fi de unde a pornit ciclul curent al Universului, dar si acesta este aproximat.
  • -1 (1 vot)    
    oau ce descoperire de Nobel, not (Miercuri, 15 septembrie 2021, 18:28)

    jescu [utilizator]

    Traim intr-un cristal temporal, care se afla in doua stari, noapte si zi. La fiecare 12 ore la toti oamenii de pe glob e zi sau noapte, peste 12 ore la unii se schimba, iar peste 24 de ore sistemul e la fel, se si repeta la infinit.


Abonare la comentarii cu RSS

ESRI

Top 10 articole cele mai ...



Hotnews
Agenţii de ştiri
Siteul Hotnews.ro foloseste cookie-uri. Cookie-urile ne ajută să imbunatatim serviciile noastre. Mai multe detalii, aici.



powered by
developed by