據悉，位於紐約市的Flatiron研究所的計算量子物理中心的科學家們創造了一種新的、從未見過的物質相。它的特殊性在於原子有兩個維度的時間，儘管它們存在於我們單一的時間流中。該團隊於當地時間7月20日在《自然》上發表了他們的研究。

物理學家通過向量子計算機內使用的原子發射基於斐波那契序列的脈衝的激光創造了這種奇怪的物質階段。他們認為，這可能是量子計算的一個突破，因為它可以保護存儲的信息不受當前量子存儲方法中出現的錯誤影響。數據退化仍然發生，但速度要慢得多。

該研究的論文第一作者Philipp Dumitrescu表示，他已經在這一科學背後的理論上工作了五年多，但這是第一次在實際實驗中“實現”。

Dumitrescu告訴Phys.org說道：“（這種動態拓撲相）是對物質相位的一種完全不同的思考方式。”

研究人員通過對量子計算機中一種叫做鐿的元素的離子進行頻閃來實現他們的理論。當他們用標準的重複模式（AB、AB、AB……）撞擊離子時，產生的量子比特保持了1.5秒的量子化，他們指出這是一個令人難以置信的改進。

然而当他们用斐波那契脉冲（A、AB、ABA、ABAAB、ABAABABA……）轰击离子时，量子比特在超级状态下保持了惊人的5.5秒。考虑到一个量子比特的平均寿命约为500纳秒（0.00000005秒），这些结果是非常显著的。这种短暂的寿命是因为每当观察或测量时量子比特就会离开它的超状态（在这里它同时作为1和0存在）。甚至跟其他量子比特的相互作用也足以破坏这种量子性。

Dumitrescu說道：“即使你嚴格控制所有的原子，它們也會因為跟環境交談、加熱或以你沒有計劃的方式與事物互動而失去其量子性。在實踐中，實驗設備有許多誤差源，在僅僅幾個激光脈沖之後就會降低相干性。”

它背後的物理學對於普通人來說是相當難以琢磨的，但在上面的彭羅斯瓷磚圖案中得到了說明。像典型的晶體一樣，這種準晶體有一個穩定的晶格，其結構從未重複過。這個圖案是5D正方形晶格的2D顯示。

研究人員希望創建一個類似的對稱結構，但他們不是在空間中構建它而是在時間中構建它。物理學家們使用斐波那契脈衝激光器創造了一個擁有“時間對稱性”的高維量子比特。當“壓扁”到我們的4D領域時，產生的量子比特有兩個時間維度。這個額外的維度在一定程度上保護了量子比特不被降解。然而它只適用於10鐿離子系列的外部“邊緣”（第一個和第十個量子比特）。

“有了這個準週期序列就有了一個複雜的演化過程，它抵消了所有生活在邊緣的錯誤，”Dumitrescu說道，“正因為如此，邊緣保持量子力學一致性的時間比你預期的要長得多。”

儘管物理學家們已經證明該技術創造了更加穩健的量子比特，但他們承認他們仍有許多工作要做。這種新物質階段可以產生長期的量子信息存儲，但前提是他們能以某種方式將其整合到量子計算機中。

“我們有這種直接的、誘人的應用，但我們需要找到一種方法將其與計算掛鉤，”Dumitrescu說道，“這是我們正在努力解決的一個開放性問題。”