ათეულობით მეცნიერისგან შემდგარმა კვლევითმა გუნდმა, რომელიც Google-ის კვანტურ კომპიუტერულ ლაბორატორიებთან თანამშრომლობდა, შესაძლოა, კვანტურ კომპიუტერში მსოფლიოში პირველი კრისტალი შექმნას.
მეცნიერებმა შეიძლება, მატერიის სრულიად ახალი ეტაპი წარმოქმნან. ეს ერთ-ერთი ყველაზე მნიშვნელოვანი სამეცნიერო მიღწევაა, რასაც მრავალი ფაქტორი განაპირობებს.
რა არის დროის კრისტალი?
დროის კრისტალები მატერიის ახალი ეტაპია. მოდით, სიმარტივისთვის ყინულის კუბიკი წარმოვიდგინოთ. როდესაც ყინულის კუბს წყლით სავსე ჭიქაში ათავსებთ, ორ ცალკეულ ობიექტს იღებთ – ყინულს და თხევად წყალს. ამ დროს ყველამ იცის, რომ წყალი გაცივდება და ამასთანავე, დროთა განმავლობაში ყინულის ტემპერატურა მოიმატებს. შედეგად, ყინული თხევად წყლად გარდაიქმნება და საბოლოოდ ოთახის ტემპერატურის წყალს დალევთ.
ამ პროცესს მეცნიერები “თერმულ წონასწორობას” უწოდებენ. ამასთან, საზოგადოების დიდი ნაწილი ნიუტონის პირველ კანონს ძალიან კარგად იცნობს, რომლის თანახმადაც “უძრავი სხეული დარჩება უძრავი, მუდმივი სიჩქარით მოძრავი სხეული კი კვლავ ამ სიჩქარით იმოძრავებს მანამ, სანამ ამ სხეულზე ჯამური გარეშე ძალით არ იმოქმედებენ”. ამ კანონის მნიშვნელოვანი გვერდითი ეფექტი ის არის, რომ მარადიულად მოძრავი მანქანის შექმნა ფაქტობრივად შეუძლებელია.
მოკლედ რომ ვთქვათ, კლასიკური ფიზიკის თანახმად, სამყარო ენთროპიისკენ არის მიდრეკილი – თუ ყინულის კუბსა და ჭიქა წყალს ოთახის ტემპერატურაზე მოვათავსებთ, წყალი ყოველთვის დაადნობს ყინულს. გამოდის, ნებისმიერი სისტემის ენთროპია ყოველთვის უცვლელი დარჩება, თუ არ არსებობს რაიმე გარე, ზემოქმედებითი პროცესები. ხოლო არსებობის შემთხვევაში, ყოველთვის გაიზრდება.
თუმცა ეს არ ეხება დროის კრისტალებს – მათ არ აინტერესებთ, რას ფიქრობს ნიუტონი ან ვინმე სხვა… თეორიულად, მათ ენთროპიის შენარჩუნება ნებისმიერ სიტუაციაში შეუძლიათ. თუნდაც, პროცესში გამოყენებისას.
რას ნიშნავს ეს?
წარმოიდგინეთ თქვენთვის ნაცნობი კრისტალი, მაგალითად, ფიფქი. ფიფქები არა მხოლოდ ლამაზია, არამედ ის უნიკალური წარმონაქმნებია, რომლებიც თითქმის სრულად არღვევს ფიზიკის კანონებს.
კრისტალური სტრუქტურები ფიზიკურ სამყაროში იქმნება – ფუნდამენტური მეცნიერული მიზეზის გამო, მათში არსებულ ატომებს გარკვეულ ზუსტ წერტილებში “სურთ” არსებობა. დროის კრისტალები კი მატერიის ახალი ფაზაა, რომელიც გამარტივებული ფორმით ემსგავსება ფიფქს – ისინი მუდმივად მოძრაობენ ორ სხვადასხვა კონფიგურაციას შორის. თანაც, ეს უკანასკნელი მოძრაობისას არანაირ ენერგიას არ ხარჯავს.
გადატანითი მნიშვნელობით, კრისტალებს შეუძლია, მთელი “ნამცხვარი შეჭამოს” და შემდეგ კვლავ უწინდელ მდგომარეობაში დაბრუნდეს. თეორიულად, ამის გაკეთება მუდმივადაა შესაძლებელი. რაც მთავარია, ეს პროცესი იზოლირებული სისტემის შიგნითაც იმავე სახით მიმდინარეობს.
რისთვის არის ეს მნიშვნელოვანი?
შეიძლება ითქვას, რომ ეს ყველა მეცნიერს აინტერესებს – დროის კრისტალებს აქვს პოტენციალი, ის სასწაული იყოს, რომელიც კვანტური გამოთვლებისთვისაა საჭირო. პრაქტიკულად, ყველა შორეული მომავალი ტექნოლოგია, ტელეპორტაციიდან დამრტყმელ ძრავებამდე და საკვების ხელოვნური სინთეზატორიდან მუდმივი მოძრაობის რეაქტორებამდე, კვანტური გამოთვლის სისტემებს მოითხოვს.
კვანტურ კომპიუტერებს მართლაც რთული პრობლემების გადაჭრის უნარი აქვს. ერთადერთ სამწუხარო ფაქტს მისი მყიფე ხასიათი წარმოადგენს – რთულია მათი შექმნა, შენარჩუნება, სრულად შესწავლა და კიდევ უფრო ძნელია მათ მიერ მოწოდებული მონაცემების ინტერპრეტირება. ეს ე. წ. “დოკოდირებითაა” განპირობებული, რომელიც თავისი არსით ძალიან ჰგავს ენთროპიას.
კვანტურ სამყაროში კომპიუტერულ ბიტებს, კუბიტებს, კვანტური მექანიკის ერთი საინტერესო თვისება გააჩნია, რაც მათ განსხვავებული მოქმედებისკენ უბიძგებს. თავის მხრივ, ეს მნიშვნელოვნად ართულებს კუბიტის მდგომარეობის პირდაპირ გაზომვას. დროის კრისტალებს კი მნიშვნელოვანი ფუნქციის შესრულება შეუძლია – კვანტური თანმიმდევრულობის უზრუნველყოფა.
ასე რომ, Google-მა დაამტკიცა, ადამიანებს დროის კრისტალების გამოყენება შეუძლიათ. მკვლევრების აზრით, ეს შედეგები მასშტაბურ მიდგომას აყალიბებს თანამედროვე კვანტურ პროცესორებში მატერიის არაბალანსირებული ფაზების შესწავლასთან დაკავშირებით.
დროის კრისტალები ყოველთვის თეორიული იყო. ახლა კი, Google-ის გამოთვლების მიღწევების შედეგად, “ალბათ არასოდეს” შეიცვალა ფრაზით “რამდენიმე ათწეულში”.
