量子计算机|赶超谷歌！世界最大时间晶体刷新破纪录，量子计算机再创奇迹 Google|物理学家|翻转|重器

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编辑：桃子拉燕
【新智元导读】2021年7月，谷歌联合几十位物理学家首次用自家量子计算子造出了时间晶体。现在，来自墨尔本大学的物理学家称，已经打造出由57个量子粒子组成的时间晶体，是谷歌的2倍多。
今天，时间晶体再次迎来新秀，登上了Sceince子刊。
时间晶体就像「永动机」一样，在各种状态之间能够永久往复地不断消耗能量。
科学家称，「我们已经用IBM量子计算机造出迄今为止最大的时间晶体，还是谷歌的2倍多。」
就连2016证明时间晶体存在的凝聚态物理学家Chetan Nayak表示，「这肯定是一个重大突破」。

突破在哪？
2位来自墨尔本大学的物理学家Philipp Frey和Stephan Rachel提供了一个更大的量子位演示。
目前，最新研究Realization of a discrete time crystal on 57 qubits of a quantum computer在3月2日发表在Science Advaces 。

这种新型的时间晶体由57个量子粒子构成，是谷歌科学家去年模拟的20个量子粒子的时间晶体的2倍多。
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由于新型的时间晶体很大，传统的电脑没有办法进行模拟。
【量子计算机|赶超谷歌！世界最大时间晶体刷新破纪录，量子计算机再创奇迹】研究者Frey和Rachel单独进行了这次大规模的实验， Rachel表示，「只有我，还有我的研究生Frey ，另加一台笔记本电脑。实验大概持续了6个月。」
这次研究，科学家便使用了IBM最先进的量子计算机ibmq_manhattan和ibmq_brooklyn远程模拟，并对57量子比特上的离散时间晶体（DTC）进行了观察。

57个量子比特用于离散时间晶体（DTC）的模拟
量子比特可以同时设置为0和1或者1和0 ，通过编程使它们像磁铁一样相互作用。
研究人员表示，「对于它们相互作用的某些设置，研究人员发现，任何57个量子位的初始设置，比如011011011110...，都保持稳定，每两次脉冲都能恢复到原来的状态。」

量子比特可以取0和1之间各种复杂值
这么一看，这个结果好像有些平平无奇。毕竟，哪怕磁铁之间没有相互作用，脉冲也会让它们翻转180° ，产生一样的半频响应。
哈佛大学的一位凝聚态物理学家Dominic Else解释道，「是什么让这个系统成为时间晶体的呢？是磁铁之间相互作用的方式，这种方式让这种结构趋于稳定。」
这就使得这个系统不会受一些瑕疵影响，比方说，哪怕脉冲的长度不够，磁铁也能进行翻转。 Else说，「这其实是一个物质的阶段。多体间的相互作用让它稳定下来。」
奇怪的是，单单提高磁铁间的相互作用力的强度是不够的。相邻的两个磁铁间的相互作用必须得随机的不同。如果所有的磁铁间的相互作用都一样强，那么有一个磁铁出错了，就会导致其它的磁铁出现翻转错误。

正是这种随机性，才不会让出现的错误传导，才能让时间晶体稳定下来。
Rachel表示，「实验并不是完美的。这种翻转的结构按理来说应该能无限的持续下去。但IBM的量子计算机的量子比特大概只能让这个结构保持稳定50个循环。」
最后，稳定的相互作用效果可能被应用在把一串量子比特的状态保留下来，作为量子计算机的一种存储方式。但是，最终实现这一点肯定会花费大量时间。
时间晶体从何来？
时间晶体这一新奇的概念的最早可以追溯到2012年，由诺贝尔物理学奖得主Frank Wilczek最先提出。
时间晶体能自发打破被Wilczek称为「对称性之母」的时间平移对称性。

Wilczek教授表示，「时间晶体经历周期性运动，每隔一段时间就会回到最初的形态。」