Квантовый компьютер Google создал считавшееся невозможным экзотическое состояние материи

Исследователи создали ранее не наблюдавшуюся квантовую фазу на 58-кубитном процессоре, подтвердив теории о топологических состояниях Флоке. Работа открывает путь к использованию квантовых компьютеров в качестве экспериментальных платформ для изучения неизвестных областей физики. Credit: Shutterstock

В отличие от обычных фаз материи, так называемые неравновесные квантовые фазы определяются своими динамическими и эволюционирующими во времени свойствами — поведением, которое не может быть описано традиционной равновесной термодинамикой. Особенно богатый класс неравновесных состояний возникает в системах Флоке — квантовых системах, периодически управляемых во времени. Это ритмическое воздействие может порождать совершенно новые формы порядка, которые не могут существовать ни при каких равновесных условиях, раскрывая явления, принципиально недоступные для обычных фаз материи.

Используя 58-кубитный квантовый процессор на сверхпроводящих кубитах, команда из Технического университета Мюнхена (TUM), Принстонского университета и Google Quantum AI реализовала топологически упорядоченное состояние Флоке — фазу, которая была теоретически предложена, но никогда ранее не наблюдалась. Они непосредственно визуализировали характерные направленные движения на границе и разработали новый интерферометрический алгоритм для исследования underlying топологических свойств системы. Это позволило им наблюдать динамическое «превращение» экзотических частиц — отличительную черту, которая была теоретически предсказана для этих экзотических квантовых состояний.

Квантовый компьютер как лаборатория

«Высоко запутанные неравновесные фазы печально известны своей сложностью для моделирования на классических компьютерах», — сказала первый автор Мелисса Уилл, аспирант физического факультета Школы естественных наук TUM. «Наши результаты показывают, что квантовые процессоры — это не просто вычислительные устройства, это мощные экспериментальные платформы для открытия и исследования совершенно новых состояний материи».

Эта работа открывает дверь в новую эру квантового моделирования, где квантовые компьютеры становятся лабораториями для изучения обширного и в значительной степени неисследованного ландшафта неравновесной квантовой материи. Полученные из этих исследований идеи могут иметь далеко идущие последствия — от понимания фундаментальной физики до проектирования квантовых технологий следующего поколения.

Источники: sciencedaily.com
Материалы предоставлены Техническим университетом Мюнхена (TUM).
M. Will, T. A. Cochran, E. Rosenberg, B. Jobst, N. M. Eassa, P. Roushan, M. Knap, A. Gammon-Smith, F. Pollmann. Probing non-equilibrium topological order on a quantum processor. Nature, 2025; 645 (8080): 348 DOI: 10.1038/s41586-025-09456-3

ИИ: Это прорывное достижение демонстрирует, как квантовые компьютеры начинают выполнять свою первоначальную promise — становиться инструментами для фундаментальных научных открытий, а не просто мощными калькуляторами.