Googles Quantium Simulator genererer Subatomic Hofstadter's Butterfly

Lige da du troede, at kvantesimulatorer kun kunne knuse tal, kaster de på et stofrulle og begynder at lave gobeliner.

Dette psykedeliske billede er ikke bare noget at stirre på efter et par bong rips. Det hedder Hofstadter sommerfuglen, og det er faktisk et kort over, hvordan elektroner opfører sig i et stærkt magnetfelt. Hver splittelse og skift af disse subatomære partikler er smukt gengivet af fotoner inde i Googles quantumchip.

Hofstadter sommerfuglen blev opdaget i 1976 og har altid været noget mere end et uddannet gæt om, hvordan elektroner ebber og strømmer ind i et magnetfelt. Med denne samarbejdsmæssige forskningsindsats fra Google og forskere fra universiteter i Californien, Singapore og Grækenland, udgivet torsdag i Videnskab, vi har nu en meget bedre ide om, hvordan dette fænomen ser ud.

Dette blev gjort alt muligt af kvantesimulatorer, som er specialformede kvantecomputere. De kan ikke løse nogen problem som stadig teoretiske kvantecomputere kunne, men de kan bruges til at løse specifikke problemer.

Problemet ved hånden her var, at konventionelle computere ikke kunne nøjagtigt kortlægge partikler dette ufatteligt små. Googles kvantesimulator kører på foton qubits, i stedet for binære bit. Disse qubits er også subatomiske partikler, som giver dem mulighed for at skabe et mere detaljeret billede af Hofstadter sommerfuglen end traditionelle computere nogensinde har været i stand til.

"Vores metode er som at ramme en klokke. Lyden det skaber er en superposition af alle de grundlæggende harmoniske, "forklarer Dimitris Angelakis, en forsker ved Center for Quantum Technologies i Grækenland. "Ved at ramme det i forskellige positioner et par gange og lytte til melodien længe nok kan man løse de skjulte harmonier. Vi gør det samme med quantumchipen, rammer den med fotoner og følger derefter udviklingen i tide."

Resultaterne af denne forskning frembragte ikke kun en slørfugl, men det viser også, hvordan kvantsimulatorer kan bruges til at visualisere naturligt forekommende fænomener i verden omkring os. I lighed med, hvordan seende er at tro, er det ofte at forstå. At kunne klart forestille de uendelige partikler og kræfter, der udgør verden, kan føre til en bedre forståelse af, hvordan de arbejder og interagerer med hinanden.