新阶段是通过在量子计算机内向 10 个镱离子发射激光制成的
通过向量子计算机内部的原子发射斐波那契激光脉冲，物理学家创造了一种全新的、奇怪的物质相，其行为方式就好像它具有两个时间维度。
通过使用激光有节奏地摇动一串 10 个镱离子而产生的新物质相，使科学家能够以一种更加不受错误保护的方式存储信息，从而为可以长时间保存数据的量子计算机开辟了道路时间不会变得乱码。研究人员在 7 月 20 日发表在《自然》杂志上的一篇论文中概述了他们的发现。
物理学家并没有着手创建具有理论上额外时间维度的阶段，他们也没有寻找一种方法来实现更好的量子数据存储。相反，他们感兴趣的是创造一个新的物质阶段——一种物质可以存在的新形式，超越标准的固体、液体、气体、等离子体。
他们着手在量子计算机公司 Quantinuum 的 H1 量子处理器中构建新阶段，该处理器由真空室中的 10 个镱离子组成，这些离子由称为离子阱的设备中的激光精确控制。
普通计算机使用位或 0 和 1 来构成所有计算的基础。量子计算机被设计为使用量子比特，它也可以以 0 或 1 的状态存在。但这只是相似之处的结束。由于量子世界的奇异定律，量子比特可以以 0 和 1 状态的组合或叠加形式存在，直到它们被测量的那一刻，它们随机坍缩成 0 或 1。
这种奇怪的行为是量子计算能力的关键，因为它允许量子比特通过量子纠缠连接在一起，这一过程被阿尔伯特爱因斯坦称为“远距离的幽灵行动”。纠缠将两个或多个量子比特相互耦合，将它们的属性联系起来，因此一个粒子的任何变化都会导致另一个粒子的变化，即使它们相距很远。这使量子计算机能够同时执行多个计算，与经典设备相比，它们的处理能力呈指数级提升。
但是量子计算机的发展受到一个大缺陷的阻碍：量子比特不仅相互作用，而且相互纠缠。因为它们不能与量子计算机外部的环境完全隔离，它们也会与外部环境相互作用，从而导致它们失去量子特性以及它们携带的信息，这个过程称为退相干。
为了解决这些讨厌的退相干效应并创建一个新的稳定相，物理学家研究了一组称为拓扑相的特殊相。量子纠缠不仅使量子设备能够在量子比特的奇异静态位置上编码信息，而且还能够将它们编织到整个材料的动态运动和相互作用中——以材料纠缠态的形状或拓扑结构. 这创建了一个“拓扑”量子位，它以由多个部分而不是单独一个部分形成的形状对信息进行编码，从而使相位丢失信息的可能性大大降低。
从一个阶段移动到另一个阶段的一个关键标志是物理对称性的破坏——即物理定律在任何时间或空间点上对于一个物体都是相同的。作为液体，水中的分子在空间的每个点和每个方向都遵循相同的物理定律。但是，如果你将水冷却到足以将其转变为冰，它的分子就会沿着晶体结构或晶格选择规则点，将它们自己排列起来。突然间，水分子在空间中占据了首选点，而其他点则空无一人；水的空间对称性自发地被打破了。
