科學家嘗試構建類似人腦的神經網絡，期望藉此提升運算性能，應用於AI等領域。近日，東京國立信息研究所（NII）發布論文於《Science Advances》期刊，表示「時間晶體」的量子特性，能夠用於構建複雜的神經網絡。
時間晶體會在時間下周期性重複，展現永動狀態
諾貝爾物理學獎得主Frank Wilczek在2012年提出時間晶體的理論。簡單來說，固體、液體、氣體屬於三維晶體，它們的pattern在三維空間下有周期性重複的特性，但從時間維度來看，它們都恆定不變；然而時間晶體不僅在三維空間有周期性的特性，在時間下也會周期性重複，呈現一種永動狀態。
時間晶體的概念像是一杯熱茶，無論放了多久，它的溫度仍然比室溫高，但因為熱茶的能量沒有與外部交互作用，因次沒有違反物理定律。
幾年前，物理學家成功排列了一條鐿離子（ytterbium ion）線，用雷射光照射時，它們的糾纏電子對就以這種方式失去平衡。科學家也在其他材料觀察到類似的行為，為糾纏粒子系統量子交互作用的演化方式提供新見解。
通過時間晶體，研究團隊模擬複雜的神經網絡
近期，研究團隊通過圖論中的工具，映射時間晶體排列的潛在變化，並展示時間晶體的排列，如何模仿高度複雜的網絡。研究團隊在報告中提到，「這類網絡並非規律或隨機，而是包含許多生物、社會與技術系統中的非凡拓撲結構（nontrivial topological structures）。」
使用超級計算機模擬這類系統，需要漫長的時間與龐大的硬體資源；但通過量子計算機中特定的量子字節合，東京國立信息研究所的理論物理學家Kae Nemoto表示，能夠模擬出複雜的網絡，規模相當於全球的網絡。量子計算工程師Marta Estarellas則表示，這個發現不僅帶來一種理解量子過程的新方式，也帶來看待量子計算機的不同方式。
通過時間晶體的網絡模擬，未來科學家有望藉此技術模擬新藥、通信軟體等等。但目前相關研究仍在初期，還要過上好一陣子才會應用於產業中。
參考資料
《Science Advances》、《Science Alert》
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