Googles Quantium Simulator genererar Subatomic Hofstadters Butterfly

Rätt när du trodde att kvantsimulatorer bara kunde knacka på tal kastar de på en drogdäck och börjar göra gobelänger.

Denna psykedeliska bild är inte bara något att stirra på efter några bong-rips. Den kallas Hofstadter fjärilen och det är faktiskt en karta över hur elektroner beter sig i ett starkt magnetfält. Varje delning och förskjutning av dessa subatomära partiklar är vackert gjorda av fotonen inuti Googles quantumchip.

Hofstadterfjärilen upptäcktes 1976 och har alltid varit något mer än en utbildad gissning av hur elektroner ebb och flyter inuti ett magnetfält. Med denna samarbetsforskning från Google och forskare från universitet i Kalifornien, Singapore och Grekland, publicerades torsdagen den Vetenskap, vi har nu en mycket bättre uppfattning om hur detta fenomen ser ut.

Allt detta möjliggjordes av kvantsimulatorer, som är specialkomponentkvantumdatorer. De kan inte lösa några problem som fortfarande teoretiska kvantdatorer kunde, men de kan användas för att lösa specifika problem.

Problemet vid handen här var att konventionella datorer inte kunde korrekt kartlägga partiklarna här otänkbart små. Googles kvantsimulator körs på foton qubits, istället för binära bitar. Dessa qubits är också subatomiska partiklar, vilket gör det möjligt för dem att skapa en mer detaljerad bild av Hofstadter fjärilen än traditionella datorer någonsin har kunnat.

"Vår metod är som att slå en klocka. Ljudet det gör är en överlagring av alla grundläggande harmonier, "förklarar Dimitris Angelakis, en forskare vid Center for Quantum Technologies i Grekland. "Genom att slå det i olika positioner några gånger och lyssna på melodin tillräckligt länge kan man lösa de dolda övertonerna. Vi gör detsamma med quantumchipet, slår det med fotoner och följer sedan utvecklingen i tid."

Resultaten av denna forskning skapade inte bara en takfjäril, men det visar också hur kvantsimulatorer kan användas för att visualisera naturligt förekommande fenomen i världen runt omkring oss. På samma sätt som hur man ser är att tro, ser man ofta förståelse. Att kunna tydligt föreställa de oändliga partiklarna och krafterna som utgör världen kan leda till en bättre förståelse av hur de fungerar och interagerar med varandra.