聽(tīng)起來(lái)仿若來(lái)自科幻小說(shuō)的時(shí)間晶體，卻可能帶來(lái)量子網(wǎng)絡(luò )的下一次重大飛躍。日本團隊提出了一種使用時(shí)間晶體來(lái)模擬大型網(wǎng)絡(luò )的方法——幾乎不需要多少算力。

他們在10月16日的《科學(xué)進(jìn)展》上發(fā)表了研究結果。

時(shí)間晶體是在2012年首次被理論化并于2017年被觀(guān)察到的物理對象。它是物質(zhì)在時(shí)間結構上的自我重復。普通晶體，如鉆石或鹽，會(huì )在空間中重復其原子排列方式，但在時(shí)間上沒(méi)有任何規律性。時(shí)間晶體會(huì )自我組織并按時(shí)間重復其模式，這意味著(zhù)它們的結構會(huì )隨著(zhù)時(shí)間的推移而周期性地變化。

美國時(shí)間學(xué)會(huì )國家信息學(xué)研究所信息學(xué)教授、論文作者Kae Nemoto說(shuō)：“時(shí)間晶體是非?；钴S的研究領(lǐng)域，并且已經(jīng)經(jīng)過(guò)了多種多樣的實(shí)驗。但是，尚缺乏對時(shí)間晶體的性質(zhì)、表征以及可能應用的直觀(guān)、完整的了解。在本文中，我們提供了基于圖論和統計力學(xué)的新工具來(lái)填補這一空白?！?/p>

Nemoto和她的團隊專(zhuān)門(mén)研究了時(shí)間晶體的量子性質(zhì)——它們如何以可預測的重復模式在時(shí)間之中周期運動(dòng)，可以用來(lái)模擬大型專(zhuān)用網(wǎng)絡(luò )，如通信系統或人工智能。

論文的第一作者、美國國立信息學(xué)研究所的Marta Estarellas說(shuō)：“在經(jīng)典物理的世界中，模擬大型網(wǎng)絡(luò )幾乎是不可能的，因為那將需要大量的計算資源。我們不僅提供了一種表示和理解量子過(guò)程的新方法，而且是看待量子計算機的新穎角度?！?/p>

量子計算機可以存儲和處理多種信息狀態(tài)，這意味著(zhù)它們可以同時(shí)生成多個(gè)潛在線(xiàn)程來(lái)處理龐大的數據集，而非像傳統計算機那樣以線(xiàn)性的方式一一解答。

研究人員計劃在實(shí)測后，就使用時(shí)間晶體探索不同的量子系統。他們的目標是實(shí)際應用，將指數級的復雜網(wǎng)絡(luò )嵌入到幾個(gè)量子位中。

Nemoto說(shuō)：“同時(shí)使用這種方法和幾個(gè)量子比特，就可以模擬一個(gè)復雜的網(wǎng)絡(luò )——規模相當于整個(gè)全球互聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò )?！?/p>

https://phys.org/news/2020-10-crystals-future.html