Topolojik kuantum sistemleri, yerel etkileşimlerin ve mikroskobik yapılarının aksine, altta yatan kafeslerinin genel bağlantısına bağlı özellikler sergileyen fiziksel sistemlerdir. Bu sistemlerin zaman içinde evriminin ve uzun menzilli kuantum korelasyonlarının tahmin edilmesi genellikle zordur, çünkü davranışları mıknatıslanma veya yerel etkileşimlerle bağlantılı diğer parametrelerle tanımlanmamıştır.
École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) araştırmacıları yakın zamanda yeni bir sayısal yaklaşım kullanan kuantum spin sıvısı olarak bilinen bir tür topolojik maddeyi simüle ettiler. Bu yaklaşım, yayınlanan bir makalede özetlendi Doğa fiziğiRydberg atomlarına dayanan yaygın olarak kullanılan bir deney protokolü kullanılarak gösterildi (yani, bir veya daha fazla elektronun yüksek enerjili durumlar üretmek için heyecanlandığı atomlar).
Paper’ın ilk yazarı Linda Mauron, “Her şey Semneghini ve arkadaşları tarafından yayınlanan çalışma ile başladı. “Bu makale, teorinin dışında böyle bir devleti gözlemleyen ilk kişilerden biri olduğu için oldukça önemliydi.
“Bununla birlikte, Rydberg Atom platformlarında meydana gelen diğer birçok deneyde olduğu gibi tüm sayısal ölçütlerin, deney kurulumunun bazı merkezi özelliklerini yakalayamadığını ve bu nedenle potansiyel olarak yanlış karşılaştırıldığını fark ettik.”
Daha önceki araştırma çalışmalarına dayanan Mauron ve meslektaşları, Rydberg atom tabanlı bir simülatör kullanarak topolojik bir spin sıvısını simüle etmeye başladılar. Kullandıkları yaklaşım, geçmişte kullanılan diğer sayısal simülasyon tekniği gibi, kişinin çalıştığı kuantum durumunun parametrelendirilmesine dayanmaktadır.
“Basit tutmak için, var olabilecek her durumun olasılıklarını öğrenmek yerine (N spin sistemi için 2 eşittir 2N Eyaletler öğrenmek için), kuantum durumunu devletin özelliklerini öğrenen birkaç parametre ile kodlıyoruz. “
“Bizim özel durumumuzda, temel bileşen, dalga fonksiyonu içindeki korelasyonları doğrudan kodlamaktı. Bu, bu tür simülasyonlar için kullanılan birçok standart yöntemle karşılaştırıldığında, tipik olarak dolaşma (kuantum korelasyonları) artar.”
Son olarak, araştırmacılar zaman içinde çalıştıkları kuantum durumunun evrimini simüle etmek için yaygın olarak kullanılan bir sayısal şema kullandılar. Özellikle, zamana bağlı varyasyonel Monte Carlo (T-VMC) şeması olarak bilinen şema, bir sistemin boyutunun, kafesinin şeklini veya zaman evriminin yaklaşımını gerektirmez.
Mauron, “Yaklaşımımızın, herhangi bir yaklaşım yapmadan bir Rydberg atom simülatörü üzerinde deneysel bir protokolü sadakatle simüle etme kapasitesini gösterdik. “Doğrudan bir sonuç olarak, çalışmamız simüle edilmiş protokolün yetenekleri hakkında sonuçlar çıkarmamıza izin veriyor.”
Sayısal simülasyon stratejilerini kullanarak, araştırmacılar bir kuantum sisteminin topolojik dolaşma entropisi gibi gerçek dünya deneylerinde türetilemeyen değerleri tahmin edebildiler. Bu, gerçekten topolojik bir kuantum durumu ile topolojik olarak sıralanmayan düzensiz bir kuantum durumu arasında ayırt etmeye yardımcı olabilecek önemli bir miktardır.
Gelecekte, önerilen yaklaşımları diğer araştırma ekipleri tarafından kuantum spin sıvı durumlarını simüle etmek ve temel dinamiklerine daha fazla ışık tutmak için uyarlanabilir ve kullanılabilir.
Mauron, “Şimdi benzer teknikler kullanarak ek kuantum cihazları ve protokolleri simüle etme yeteneğine odaklanıyoruz.” Diyerek şöyle devam etti: “Ayrıca, burada tarif edilen protokol aracılığıyla hazırlanan devletin özelliklerini daha da araştırıyoruz.”
Yazarımız Ingrid Fadelli tarafından yazılmış, Lisa Lock tarafından düzenlenen ve gerçek kontrol ve Robert Egan tarafından gözden geçirilen bu makale dikkatli insan çalışmasının sonucudur. Bağımsız bilim gazeteciliğini canlı tutmak için sizin gibi okuyuculara güveniyoruz. Bu raporlama sizin için önemliyse, lütfen bir bağış (özellikle aylık) düşünün. Alacaksın reklamsız bir teşekkür olarak hesap.
