Квантовый компьютер создал фундаментальные взаимодействия в теории решеток

Исследователям удалось провести уникальный эксперимент с использованием квантового компьютера, направленный на изучение фундаментальных взаимодействий в теории решеток. Для реализации проекта применили двухмерную решетку сверхпроводящих кубитов, что дало возможность глубже разобраться в механизмах квантовых процессов.



На первом этапе специалисты разработали специальный варьируемый алгоритм, с помощью которого удалось получить низкоэнергетические состояния с высокой степенью соответствия основному состоянию системы. После этого были использованы локальные операторы, позволившие создавать возбуждения заряда. Для отслеживания их поведения применили метод дискретизированной временной эволюции, позволивший наблюдать развитие квантовой динамики возбуждений.

В ходе эксперимента удалось зафиксировать переход между двумя различными режимами. При увеличении постоянной электрического поля динамика возбуждений менялась от свободного движения к состоянию, при котором между двумя частицами возникало напряжение. Это соответствовало конфинированному режиму, когда возбуждения связываются квантовой «струной».


Полученные данные позволили впервые на практике визуализировать динамику таких струн в двух пространственных измерениях с временной составляющей. В результате было обнаружено два типа поведения в условиях конфинации. В случае слабого конфинирования струна демонстрировала выраженные поперечные колебания. При усилении конфинирования эти колебания практически исчезали, указывая на более жесткую связь между возбуждениями.


Особое внимание ученые уделили выявлению условий резонанса, при которых процесс разрушения струн происходил заметно быстрее. Этот результат открыл новые возможности для применения квантовых процессоров в изучении поведения возбуждений и формирования струн в квантовых материалах.

Читайте также: