16:09 2022-05-19
science - citeste alte articole pe aceeasi tema
Comentarii Adauga Comentariu
_ Termalizarea și amestecarea informațiilor într-un procesor cuantic supraconductor
_ Termalizarea și amestecarea informațiilor într-un procesor cuantic supraconductor
În ultimii ani, fizicienii au efectuat studii ample axate pe tehnologia cuantică și pe sistemele cuantice cu mai multe corpuri. Două procese dinamice în afara echilibrului care au atras o atenție deosebită în acest domeniu sunt termalizarea cuantică și amestecarea informațiilor.
Termalizarea sau „relaxarea la echilibru” este un proces prin care sistemele cuantice cu mai multe corpuri atinge echilibrul termic. Pe de altă parte, amestecarea informațiilor implică împrăștierea informațiilor locale în încrucișări cuantice cu mai multe corpuri, care sunt distribuite într-un sistem cuantic cu mai multe corpuri.
Cercetătorii de la Universitatea de Știință și Tehnologie din China, Centrul de Cercetare pentru Științe Cuantice din Shanghai și Academia Chineză de Științe au observat recent atât termalizarea, cât și amestecarea informațiilor într-un procesor cuantic supraconductor. Descoperirile lor, publicate într-o lucrare în Physical Review Letters, ar putea deschide calea către noi studii care se concentrează pe termodinamica sistemelor cuantice cu mai multe corpuri.
„Proprietățile de non-echilibru ale sistemelor cuantice cu mai multe corpuri sunt relevantă dacă integrabilitatea sistemului cuantic este ruptă”, a declarat Xiaobo Zhu, unul dintre cercetătorii care au efectuat studiul, pentru Phys.org. „În mod specific, termalizarea și amestecarea informațiilor eșuează în timpul dinamicii de neechilibru a fermionilor liberi unidimensionali ca sistem integrabil.”
Investigarea experimentală a termalizării și amestecării informațiilor în sistemele cuantice integrabile și neintegrabile poate fi deosebit de provocatoare, din două motive cheie. În primul rând, pentru a face acest lucru necesită implementarea experimentală a ambelor tipuri de sisteme pe același simulator cuantic.
În plus, pentru a realiza cu succes aceste experimente, cercetătorii trebuie să fie capabili să colecteze măsurători precise și eficiente ale entropiei și încrucișării. informare reciprocă tripartită. Aceste măsurători permit în cele din urmă oamenilor de știință să cuantifice termalizarea și, respectiv, amestecarea informațiilor, utilizând de obicei o abordare cunoscută sub numele de tomografie cuantică cuantică cu mai mulți qubit.
„În lucrarea noastră recentă, folosind un circuit supraconductor programabil de tip scară constând din 24 de qubiți, am studiat experimental termalizarea și amestecarea în lanțul și scara de 12 qubiți, realizând simulări cuantice ale modelului 1D XX, care poate fi mapat la fermioni liberi, un sistem integrabil tipic și modelul scarii XX ca non- sistem integrabil”, a explicat Zhu. „Am observat două comportamente dinamice distincte ale lanțului și scării de matrice qubit, demonstrând că integrabilitatea joacă un rol cheie în termalizarea și amestecarea informațiilor.”
Zhu și colegii săi au decis să studieze termalizarea cuantică și amestecarea informațiilor într-un procesor cuantic supraconductor caracterizat printr-o programabilitate ridicată. Prin reglarea tuturor qubiților la aceleași frecvențe de interacțiune, aceștia au putut să studieze experimental dinamica de neechilibru a lanțului și a scării de qubiți.
„După evoluția în timp, putem măsura observabilele locale prin proiectarea tuturor qubiți la proiecțiile Z”, a spus Zhu. „Am folosit, de asemenea, tomografia cuantică de înaltă precizie multi-qubit pentru a măsura entropia de întricare și informația reciprocă tripartită (TMI). Arhitectura de tip ladder a circuitului supraconductor ne-a permis să studiem lanțul 1D integrabil și scara neintegrabilă. în același procesor cuantic.”
Zhu și colegii săi au investigat mai întâi termalizarea și amestecarea informațiilor în lanțul și scara matricei de qubit al circuitului superconductor extrem de programabil. Observațiile lor sugerează că integrabilitatea are un impact semnificativ asupra proprietăților sistemelor cuantice cu mai multe corpuri în afara echilibrului.
„Am observat, de asemenea, o valoare negativă stabilă a TMI în sistemul neintegrabil, care este prima semnătură experimentală de amestecare a informațiilor, caracterizată prin TMI, punând bazele pentru studii experimentale ulterioare asupra TMI în alte platforme”, a spus Zhu.
Pe lângă adunarea de informații interesante despre relevanța integrității unui sistem în determinarea proprietăților sale de dezechilibru și dezvăluirea unei semnături de amestecare a informațiilor, Zhu și colegii săi s-au numărat printre primul care a studiat sistemele cuantice cu mai multe corpuri utilizând un procesor cuantic extrem de programabil.
În viitor, dimensiunea circuitului pe care l-au folosit ar putea fi extinsă și mai mult, pentru a efectua calcule care ar fi mai greu de realizat utilizând clasicul calculatoare. În următoarele studii, cercetătorii ar dori să-și extindă activitatea recentă, urmărind două direcții principale de cercetare.
„În primul rând, intenționăm să includem mai mulți qubiți pentru a forma un sistem mai mare cu mai multe corpuri”, a adăugat Zhu. . „În al doilea rând, intenționăm să îmbunătățim programabilitatea procesorului cuantic. Pe procesorul cuantic supraconductor de ultimă generație „Zuchongzhi 2.0”, am demonstrat cu succes avantajul cuantic. Intenționăm să folosim acest procesor pentru a demonstra fenomene mai interesante. în fizica mai multor corpuri.”
© 2022 Science X Network
Comentarii:
Adauga Comentariu