Googles Quantium Simulator genererer Subatomic Hofstadter's Butterfly

Høyre da du trodde at kvantesimulatorer bare kunne knase tall, kastet de på et stoffskinn og begynte å lage tapisserier.

Dette psykedeliske bildet er ikke bare noe å stirre på etter et par bong rips. Det kalles Hofstadter-sommerfuglen, og det er faktisk et kart over hvordan elektroner oppfører seg i et sterkt magnetfelt. Hver splittelse og skift av disse subatomære partiklene er vakkert gjengitt av fotonene inne i Googles quantum chip.

Hofstadter-sommerfuglen ble oppdaget i 1976 og har alltid vært noe mer enn et utdannet gjetning om hvordan elektroner ebbe og flyter inne i et magnetfelt. Med denne samarbeidende forskningsinnsatsen fra Google og forskere fra universiteter i California, Singapore og Hellas, publiserte torsdag i Vitenskap, vi har nå en mye bedre ide om hvordan dette fenomenet ser ut.

Dette ble gjort mulig ved kvantesimulatorer, som er spesielle kvante datamaskiner. De kan ikke løse noen Problem som fortsatt teoretiske kvante datamaskiner kunne, men de kan brukes til å løse bestemte problemer.

Problemet ved hånden her var at konvensjonelle datamaskiner ikke kunne kartlegge partikler nøyaktig, så ufattelig små. Googles kvantesimulator kjører på foton qubits, i stedet for binærbit. Disse qubits er også subatomiske partikler, noe som gjør at de kan lage et mer detaljert bilde av Hofstadter sommerfuglen enn tradisjonelle datamaskiner har noensinne kunnet.

"Vår metode er som å slå en bjelle. Lyden det gjør er en superposisjon av alle de grunnleggende harmoniene, "forklarer Dimitris Angelakis, en forsker ved Center for Quantum Technologies i Hellas. "Ved å trykke den i forskjellige stillinger et par ganger og lytte til melodi lenge nok, kan man løse de skjulte harmoniene. Vi gjør det samme med kvantesjiktet, slår det med fotoner og deretter følger utviklingen i tide."

Resultatene av denne undersøkelsen produserte ikke bare en takfylte, men det viser også hvordan kvantesimulatorer kan brukes til å visualisere naturlig forekommende fenomener i verden rundt oss. I likhet med hvordan seende er å tro, er det ofte å forstå. Å kunne tydelig forestille de uendelige partikler og krefter som utgjør verden, kan føre til en bedre forståelse av hvordan de jobber og samhandler med hverandre.