Google создала экзотическое состояние материи на 58кубитном квантовом процессоре⁠⁠

Команда из Технического университета Мюнхена, Принстонского университета и Google Quantum AI впервые экспериментально реализовала и наблюдала состояние с топологическим порядком Флоке — давно предсказанную, но ранее не зафиксированную квантовую фазу материи. Эксперимент проведен на процессоре из 58 сверхпроводящих кубитов, что демонстрирует потенциал квантовых устройств как полноценных лабораторий для изучения неравновесной квантовой материи.

Исследователи задали системе периодическое «ритмическое» управление, формируя неравновесную фазу, свойства которой нельзя описать равновесной термодинамикой. Им удалось напрямую визуализировать направленные краевые движения — характерный признак топологического порядка — и разработать новый интерферометрический алгоритм для зондирования скрытых топологических характеристик. В ходе измерений зафиксированы динамические «трансмутации» экзотических квазичастиц, считавшиеся ключевым предсказанием для таких состояний.

Топологический порядок Флоке относится к богатеющему классу неравновесных фаз, определяемых динамикой и эволюцией во времени. Подобные высоко запутанные состояния крайне трудно моделировать на классических компьютерах, поэтому квантовый процессор в данном случае выступает не только вычислителем, но и экспериментальной платформой для обнаружения и детального изучения новых форм квантового порядка.

Работа открывает путь к систематическому исследованию экзотических фаз вне равновесия и расширяет инструментарий квантового моделирования. Полученные подходы к управлению, визуализации краевой динамики и интерферометрии могут лечь в основу будущих квантовых технологий, включая надежные топологические элементы для вычислений и сенсоров нового поколения.