1800個の量子ビットからなるプログラム可能な格子におけるトポロジック現象の観測

科学分野:

• 凝縮物質物理学
• 量子情報科学

背景:

• Berezinskii-Kosterlitz-Thouless理論は,低次元の材料におけるエキゾチックな相を説明しています.
• 渦巻と反渦巻はこれらの相を特徴づけています クラシックモデルでは熱変動によって引き起こされます
• 量子変動と挫折は 量子システムで同様の現象を引き起こします

研究 の 目的:

• 量子システムにおけるコスターリッツ・トゥーレス相変化を 実験的に実証する.
• トポロジカル・フェーズ・トランジションを研究するために,大規模な量子シミュレーションを使用する.
• 二次元横場イッシングモデルの振る舞いを調べるため

主な方法:

• 量子シミュレーションは 1800個の超伝導性ニオビウムフルス量子ビットの ネットワーク上で行われました
• キュービットは完全に挫折した正方形の八角格子に配置された.
• 統計的推定は,モンテカルロサンプリングの逆量子アニリングプロトコルを使用して達成されました.

主要な成果:

• 連続回転対称性の複雑な順序パラメータの出現が観察されました.
• システムが臨界温度に近づくにつれて, 準遠距離命令の発生が検出されました.
• 量子シミュレーションの結果は,様々なハミルトン式パラメータで古典的なシミュレーションと一致しました.

結論:

• この研究は,コスターリッツ-トゥーレス相変化の量子シミュレーションを成功裏に実証した.
• 量子プロセッサは プログラム可能な磁気格子として 異質な材料をシミュレートします
• このアプローチは新しい量子材料の開発と研究に 期待を寄せている.