I cristalli del tempo suonano come qualcosa di fantascientifico, ma potrebbero essere il prossimo grande passo avanti nella ricerca sulle reti quantistiche. Un team con sede in Giappone ha proposto un metodo per utilizzare i cristalli temporali per simulare reti enormi con una potenza di calcolo molto ridotta.

Hanno pubblicato i loro risultati il ​​16 ottobre Progressi scientifici.

Teorizzato per la prima volta nel 2012 e osservato nel 2017, i cristalli temporali sono disposizioni di materia che si ripetono nel tempo. Cristalli normali, come diamanti o sale, ripetere la loro auto-organizzazione atomica nello spazio, ma non mostrano alcuna regolarità nel tempo. I cristalli del tempo si auto-organizzano e ripetono i loro schemi nel tempo, il che significa che la loro struttura cambia periodicamente col passare del tempo.

"L'esplorazione dei cristalli temporali è un campo di ricerca molto attivo e sono state raggiunte diverse realizzazioni sperimentali, " ha detto l'autore dell'articolo Kae Nemoto, professore nel dipartimento di principi della ricerca informatica presso l'Istituto nazionale di informatica. "Eppure una visione intuitiva e completa della natura dei cristalli temporali e della loro caratterizzazione, così come una serie di applicazioni proposte, è carente. In questo documento, forniamo nuovi strumenti basati sulla teoria dei grafi e sulla meccanica statistica per colmare questa lacuna."

Nemoto e il suo team hanno esaminato in modo specifico come la natura quantistica dei cristalli temporali, come si spostano da un momento all'altro in modo prevedibile, pattern ripetuto:può essere utilizzato per simulare grandi, reti specializzate, come i sistemi di comunicazione o l'intelligenza artificiale.

"Nel mondo classico, questo sarebbe impossibile in quanto richiederebbe un'enorme quantità di risorse informatiche, " disse Marta Estarellas, uno dei primi autori del documento dell'Istituto Nazionale di Informatica. "Non stiamo solo introducendo un nuovo metodo per rappresentare e comprendere i processi quantistici, ma anche un modo diverso di guardare i computer quantistici".

I computer quantistici possono memorizzare e manipolare più stati di informazioni, il che significa che possono elaborare enormi set di dati con relativamente poco potere e tempo risolvendo diversi potenziali risultati allo stesso tempo, piuttosto che uno per uno come i computer classici.

"Possiamo usare questa rappresentazione di rete e i suoi strumenti per comprendere sistemi quantistici complessi e i loro fenomeni, oltre a identificare le applicazioni?" chiese Nemoto. "In questo lavoro, mostriamo che la risposta è sì."

I ricercatori hanno in programma di esplorare diversi sistemi quantistici usando i cristalli temporali dopo che il loro approccio è stato testato sperimentalmente. Con queste informazioni, il loro obiettivo è proporre applicazioni reali per incorporare reti complesse esponenzialmente grandi in pochi qubit, o bit quantistici.

"Utilizzando questo metodo con diversi qubit, si potrebbe simulare una rete complessa delle dimensioni dell'intera Internet mondiale, " disse Nemoto.