Состояния вещества — это основные термодинамические состояния, в котором вещество отличается по своим физическим свойствам от того же вещества в другом состоянии. Хрестоматийный пример — вода, которая может находиться в состоянии жидкости, газа или твердого тела. Состоянию присуще свойство равновесия, или стабильность во времени.

Однако природа не всегда подчиняется общепринятым правилам, пишет IE. Некоторые состояния вещества возникают только при выводе систем из равновесия. Международная исследовательская группа из Мюнхенского технического университета (Германия), Принстонского университета в Нью-Джерси (США) и Google Quantum AI доказала, что квантовые компьютеры идеально подходят для обнаружения и изучения этих необычных состояний. В ходе эксперимента ученые наблюдали невиданное ранее экзотическое состояние вещества на квантовом процессоре Willow.

В отличие от обычных фаз материи, неравновесные квантовые состояния определяются динамическими и эволюционирующими во времени свойствами. Традиционная равновесная термодинамика пока не может описать это поведение. Тем не менее, команда смогла визуализировать поведение упорядоченного топологического состояния Флоке и разработала интерферометрический алгоритм для исследования ее структуры. С его помощью ученые смогли наблюдать динамическое преобразование экзотических частиц, предсказанное теоретически.

«Сильно запутанные неравновесные фазы, как известно, трудно моделировать с помощью классических компьютеров, — пояснила Мелисса Уилл, первый автор исследования. — Наши результаты показывают, что квантовые процессоры — это не просто вычислительные устройства, а мощные экспериментальные платформы для открытия и исследования совершенно новых состояний материи».

Полученные результаты открывают новую главу в квантовом моделировании, превращая квантовые компьютеры в лаборатории для исследования обширного, неизведанного мира неравновесной квантовой материи. В свою очередь, эти открытия должны помочь в разработке квантовых технологий будущего.

Квантовый компьютер, не уступающий Willow Google, разработали в КНР. Zuchongzhi 3.0— квантовый процессор с 105 кубитами. Он способен решать задачи, которые заняли бы у современных суперкомпьютеров 10 септиллионов лет, всего за 5 минут.