7 На квантовому процесорі вперше реалізовано нерівноважну топологічну фазу матерії, яка виникає лише поза умовами стабільної рівноваги.
Звичні фази матерії — рідина, газ, тверде тіло — характеризуються стабільністю у часі. Натомість нерівноважні квантові фази виникають у динаміці, коли система «виштовхується з рівноваги» за допомогою зовнішніх періодичних збурень. Одним із таких феноменів є фаза Floquet — стан, що формується у квантових системах із регулярними імпульсами. Ці стани не можуть бути пояснені класичною термодинамікою.
Міжнародна команда з TUM, Прінстона та Google Quantum AI використала 58-кубітний квантовий процесор, щоб реалізувати теоретично передбачену, але досі не спостережену фазу Floquet. Було зафіксовано «спрямовані крайові рухи та динамічну трансмутацію частинок» — унікальні ознаки топологічного порядку. Команда розробила інтерферометричний алгоритм, який дозволив експериментально дослідити глибокі топологічні властивості цієї фази.
«Наші результати показують, що квантові процесори — це не просто обчислювальні пристрої, а експериментальні платформи», — зазначила Мелісса Вілл, авторка дослідження. Класичні комп’ютери не здатні моделювати подібні складні квантові динаміки, через високу ступінь заплутаності. Тому квантові обчислення відкривають нові шляхи для досліджень у фундаментальній фізиці.
Це дослідження знаменує початок нової епохи квантового моделювання, де квантові комп’ютери перетворюються на лабораторії для відкриття нових станів матерії. Отримані знання можуть прискорити розвиток квантових технологій наступного покоління.
