El ruido que ayuda: un «péndulo» cuántico en un chip exprés
En el mundo cuántico, el ruido suele destruir el comportamiento ordenado, como si empujones aleatorios apagaran un péndulo. Pero en los procesadores cuánticos de IBM, los físicos descubrieron lo contrario: el ruido estructurado puede prolongar e incluso crear oscilaciones rítmicas. Es como un péndulo que, con empujones desordenados pero internamente coherentes, oscila más fuerte. Este efecto surgió al simular un material magnético en una red de kagome, un patrón de triángulos y hexágonos entrelazados tomado del trenzado japonés de cestas. Para ajustar la geometría compleja en un chip con conexiones fijas, los científicos añadieron cúbits auxiliares. Sus fallos inevitables introducen un desorden controlado (cambios aleatorios en las interacciones magnéticas), evitando que el sistema se congele en el caos y manteniendo un ritmo nítido, similar a las señales de un púlsar, pero nacido en una mesa, no en el espacio. Este cristal temporal «tictaca» con una frecuencia mitad de la excitación externa, sin ser un móvil perpetuo. En ciertas condiciones, el ritmo se concentraba en los bordes de la red. El principio convierte los errores de enemigos en aliados, y el acceso en la nube a los procesadores de IBM abre los experimentos a muchos.
Resumen original
tal como lo escribieron los autores, en inglés arXiv:2510.13577
Floquet many-body phases such as discrete time crystals (DTCs) are typically fragile to imperfections, and stabilizing them on noisy quantum hardware remains a central challenge in nonequilibrium quantum physics. Here, we use IBM Eagle and Heron superconducting processors to implement Floquet dynamics of a kicked Ising model on two-dimensional Kagome lattices, engineered via ancilla-assisted embeddings into the heavy-hex connectivity of the devices. By combining error-mitigated measurements on quantum hardware with matrix-product-state simulations incorporating an ancilla-noise model constructed from experimental device data, we observe long-lived subharmonic magnetization oscillations that are stabilized -- rather than destroyed -- by structured quantum noise. Across different two-dimensional lattice geometries, increasing cases beyond Kagome lattices, and with or without boundary symmetry-charge pumping, ancilla errors effectively act as spatiotemporal disorder that induces stochastic sign flips of the Ising couplings, providing a unified mechanism for robust period-doubling responses. When symmetry-charge pumping is present, intrinsic boundary-localized $$\pi$$ modes cooperate with this disorder to yield a boundary-assisted DTC characterized by suppressed scrambling and sharply localized dynamics. In contrast, in implementations without pumping, the noiseless dynamics rapidly thermalize and exhibit no subharmonic order, whereas the same noise process alone generates a DTC-like long-lived subharmonic response over experimentally accessible time windows. These results identify engineered ancilla noise as a practical control knob for inducing, stabilizing, and geometrically tailoring nonequilibrium dynamical order on scalable superconducting quantum processors.
El concepto de cristales temporales fue propuesto por primera vez por el físico Frank Wilczek en 2012, y al principio muchos lo consideraban contrario a las leyes de la física.
La idea de los cristales temporales resuena con tramas de ciencia ficción sobre máquinas del tiempo o motores perpetuos, pero en realidad necesitan una alimentación periódica.