谷歌量子计算机创造时间晶体（谷歌颠覆性成果）

谷歌量子计算机创造时间晶体（谷歌颠覆性成果）翻转这些粒子的所有方向——有效地创建了一个镜像版本——被称为本征态序（eigenstate order）。它实际上是一个次级多体局域态。时间晶体基本上由三个核心元素组成：首先，一排各自有磁性方向的粒子，被锁定在一种低能量和高能量构型的混合物中。这就是所谓的“多体定位”（many-body localization）。7月28日，谷歌的研究人员与普林斯顿、斯坦福和其他大学的物理学家一起，在题为“Observation of Time-Crystalline Eigenstate Order on a Quantum Processor”的预印本论文中声称，谷歌的量子计算机项目完成了许多人认为不可能完成的任务。这篇具有里程碑意义的论文，作者数量也将近达100多人。量子计算机图在过去的五年里，研究人员一直在争分夺秒地制造时间晶体，但之前的演示尽管在他们自己看来是成功的，却未能满足确定时间晶体存在

谷歌的量子计算机首次展示了“时间晶体”

根据最新发表的一项联合研究，谷歌的量子计算机已经被用来构建一个“时间晶体”（Time Crystal），一个颠覆热力学第二定律的物质新阶段。

时间晶体在2012年首次被提出，它指的是一种连续运行的不平衡系统。与处于热平衡状态的其他物质相不同，时间晶体是稳定的，但组成它们的原子却在不断演化。就像一台永动机，时间晶体永远在状态之间循环而不消耗能量。

不过，自其被假设以来，一直都只是理论上的。科学家们对于这种事情在现实中是否真的可能，至今仍存在分歧。

7月28日，谷歌的研究人员与普林斯顿、斯坦福和其他大学的物理学家一起，在题为“Observation of Time-Crystalline Eigenstate Order on a Quantum Processor”的预印本论文中声称，谷歌的量子计算机项目完成了许多人认为不可能完成的任务。这篇具有里程碑意义的论文，作者数量也将近达100多人。

量子计算机图

在过去的五年里，研究人员一直在争分夺秒地制造时间晶体，但之前的演示尽管在他们自己看来是成功的，却未能满足确定时间晶体存在的所有标准。

时间晶体基本上由三个核心元素组成：首先，一排各自有磁性方向的粒子，被锁定在一种低能量和高能量构型的混合物中。这就是所谓的“多体定位”（many-body localization）。

翻转这些粒子的所有方向——有效地创建了一个镜像版本——被称为本征态序（eigenstate order）。它实际上是一个次级多体局域态。

时间晶体图

最后是激光的应用。这导致状态循环——从正常状态到镜像状态，然后再循环——但实际上并不使用激光本身的净能量。这一结果被称为Floquet时间晶体，于2016年首次提出。

谷歌的量子计算机被称为“悬铃木”（Sycamore），它能够使用含有20个量子位元或可控量子粒子的芯片，每个量子位元可以同时保持两种状态。通过调整单个量子比特之间的相互作用强度，研究人员可以随机化相互作用，实现多体定位。然后微波将粒子倒转到它们的镜像方向，但没有自旋变化，从激光本身获取净能量。

这使得时间晶体的理论研究和可能的应用仍不清晰。目前，根据研究人员的说法，主要的含义是“有一个可扩展的方法来研究当前量子处理器上的物质非平衡相”；简而言之，这表明量子计算机至少可以用于这方面的工作。

研究量子计算机及其大量理论的实际应用，一直是钻研该技术的公司面临的一个普遍问题。今年早些时候，谷歌就其量子项目可能实现的目标做出了一些大胆的预测，指出改进电池、制造更有效的药物和疫苗、以及生产更有效的肥料都是此类研究的可能结果。作为计划的一部分，该公司表示，他们正在研发一台高达100万物理量子位的量子计算机，不过也承认，要想搞清楚这台计算机是如何构造的，还需要数年时间。

论文链接：https://arxiv.org/abs/2107.13571
https://arxiv.org/pdf/1410.2143.pdf