Simulación cuántica digital de las fases topológicas protegidas por la simetría de Floquet

Área de la Ciencia:

• La física cuántica
• Física de la materia condensada
• Sistemas sin equilibrio

Sus antecedentes:

• La termodinámica de equilibrio prohíbe muchos fenómenos exóticos en sistemas cuánticos de muchos cuerpos.
• Los cristales de tiempo discretos rompen la simetría de traducción del tiempo en sistemas impulsados, observados en varias plataformas experimentales.
• Explorar nuevos estados de no equilibrio es crucial para comprender la materia cuántica.

Objetivo del estudio:

• Observar y caracterizar las fases topológicas protegidas por la simetría de Floquet utilizando simulación cuántica digital.
• Investigar las propiedades de estos estados de no equilibrio en un sistema de qubits superconductores programables.
• Establecer un enfoque de simulación digital para el estudio de las fases cuánticas exóticas.

Principales métodos:

• Simulación cuántica digital implementada en una matriz de qubits superconductores programables.
• Utilizando un circuito cuántico con una profundidad de más de 240 operaciones e involucrando 26 qubits.
• Observar correlaciones temporales y respuestas subarmónicas en los giros de los bordes durante múltiples ciclos de conducción.

Principales resultados:

• Observación de correlaciones temporales robustas y de larga duración características de las fases topológicas protegidas por la simetría de Floquet.
• Detección de una respuesta temporal subarmónica en los giros de borde, independiente del estado cuántico inicial.
• Mapeo experimental de un límite de fase entre las fases topológica y térmica protegidas por la simetría de Floquet.

Conclusiones:

• Demostró la viabilidad de la simulación cuántica digital para realizar y estudiar fases de no equilibrio exóticas.
• Confirmó la robustez y las características distintas de las fases topológicas protegidas por simetría de Floquet.
• Destacó el potencial de los actuales procesadores cuánticos ruidosos de escala intermedia (NISQ) para explorar fenómenos cuánticos complejos.