Σε συνεργασία με τους ερευνητές της Google και του Πανεπιστημίου της Καλιφόρνια, ο Δημήτρης Αγγελάκης, αναπληρωτής καθηγητής του Πολυτεχνείου Κρήτης, ανέλαβε επικεφαλής της έρευνας της δημιουργίας κβαντικής πεταλούδας. Χρησιμοποιώντας έναν κβαντικό προσομοιωτή σε έναν κβαντικό επεξεργαστή της Google, οι ερευνητές πέτυχαν τον στόχο τους, δημιουργώντας μια κβαντική πεταλούδα.

Οι κβαντικοί προσομοιωτές είναι κβαντικοί υπολογιστές συγκεκριμένου σκοπού και βασίζονται σε κβαντικά «τσιπάκια» τα οποία θα βοηθήσουν μελλοντικά τους επιστήμονες να ανακαλύψουν υλικά με εξωτικές και χρήσιμες ιδιότητες.

Η ομάδα των ερευνητών με τον κ. Αγγελάκη και έναν ερευνητή από το Κέντρο Κβαντικών Τεχνολογιών στη Σιγκαπούρη έκανε τη δημοσίευση στο περιοδικό «Science».
Οι ερευνητές χρησιμοποίησαν φωτόνια στον κβαντικό επεξεργαστή της Google για να προσομοιώσουν το σχήμα της λεγόμενης «πεταλούδας Χοφστάντερ», μιας όμορφης γεωμετρικής μορφοκλασματικής δομής (φράκταλ), που χαρακτηρίζει τη συμπεριφορά των ηλεκτρονίων σε ισχυρά μαγνητικά πεδία.

«Πάντα είχαμε την ιδέα ότι μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε τα φωτόνια για να προσομοιώσουμε και να κατανοήσουμε καλύτερα τη φύση. Η ερευνητική συνεργασία μας πετυχαίνει πλέον κάτι τέτοιο στην πράξη», δήλωσε ο Αγγελάκης.

Η «πεταλούδα Hofstadter» είχε εμφανιστεί για πρώτη φορά το 1976, σε υπολογισμούς ηλεκτρονίων σε ένα δισδιάστατο υλικό με ισχυρό μαγνητικό πεδίο. Η πεταλούδα απεικονίζει τις μεταβολές στα ενεργειακά επίπεδα των ηλεκτρονίων, καθώς μεταβάλλεται η ισχύς του μαγνητικού πεδίου.

Στην κβαντική προσομοίωση τα φωτόνια έπαιξαν τον ρόλο των ηλεκτρονίων, ενώ οι «πύλες» των qubits ήσαν το ανάλογο ενός μαγνητικού πεδίου. Το φράκταλ της κβαντικής πεταλούδας προέκυψε καθώς οι ερευνητές έκαναν τις σχετικές μετρήσεις με τη βοήθεια μιας νέας φασματοσκοπικής τεχνικής, που βαφτίστηκε «χτύπα και άκου» και η οποία «χαρτογραφεί» τα ενεργειακά επίπεδα των σωματιδίων του φωτός στα qubits.

Πηγή: ΑΠΕ-ΜΠΕ