Probando el orden topológico de no equilibrio en un procesador cuántico

Área de la Ciencia:

• La física cuántica
• Física de la materia condensada
• Ciencias de la información cuántica

Sus antecedentes:

• Los sistemas cuánticos fuera de equilibrio exhiben propiedades únicas más allá de la termodinámica clásica.
• Los sistemas de accionamiento periódico (Floquet) son un desafío para la simulación clásica debido a su alto entrelazamiento.
• El orden topológico en la materia cuántica ofrece propiedades robustas resistentes a las perturbaciones locales.

Objetivo del estudio:

• Realizar experimentalmente un estado topológicamente ordenado de Floquet propuesto teóricamente.
• Para caracterizar las excitaciones aniónicas emergentes y su dinámica dentro de este estado.
• Para sondear el comportamiento de estas fases de no equilibrio usando procesadores cuánticos.

Principales métodos:

• Implementación del estado topológico de Floquet en una matriz de qubits superconductores.
• Imágenes de la dinámica del modo de borde quiral.
• Caracterización de las excitaciones aniónicas emergentes.
• Desarrollo de un algoritmo interferométrico para medir las invariantes topológicas en masa.

Principales resultados:

• Realización exitosa del estado ordenado topológicamente de Floquet.
• Observación y caracterización de la dinámica del modo de borde quiral.
• Demostración de la transmutación dinámica de los aniones.
• Medición de invariantes topológicos masivos para tamaños de sistema de hasta 58 qubits.

Conclusiones:

• Los procesadores cuánticos pueden realizar y sondear fases cuánticas complejas sin equilibrio.
• El estudio proporciona información experimental sobre la dinámica de los aniones en los estados topológicos de Floquet.
• Este trabajo abre caminos para explorar el paisaje de la materia altamente enredada y no equilibrada.