제안된 양자 장치는 피보나치 애니온과 같은 창발 입자를 간결하게 실현할 수 있습니다.

[아름이]

제안된 양자 장치는 피보나치 애니온과 같은 창발 입자를 간결하게 실현할 수 있습니다.
날짜:
2023년 2월 15일
원천:
퍼듀 대학교
요약:
Tenacity는 장애물을 극복하고 이를 양자 컴퓨팅 개발의 가능한 경로로 전환했습니다.

전체 이야기
Jukka Vayrynen 박사는 Purdue 물리학 및 천문학과의 조교수로 재직하기 훨씬 전에 응축 물질 환경에서 발생하는 입자가 있는 이론적 모델을 조사하는 박사후 연구원이었습니다. Purdue에 도착한 후 그는 비교적 쉬울 것으로 기대하면서 모델을 확장하려고 했습니다. 그는 Vayrynen과 함께 일하는 대학원생인 Guangjie Li에게 겉보기에 간단해 보이는 계산을 했지만 계산은 예상치 못한 결과를 낳았습니다. 이러한 결과는 그들의 연구를 거의 중단시킬 뻔한 놀라운 장애물이었습니다. 팀의 끈기는 이 장애물을 양자 컴퓨팅 개발의 가능한 경로로 전환했습니다.

콜로라도의 Aspen Center for Physics에서 Vayrynen은 장애물을 우회하는 데 도움을 준 이스라엘 Weizmann Institute of Science의 동료 Yuval Oreg 박사와 이 문제를 논의했습니다. 팀은 계산에 대한 이 새로운 이해를 사용하여 피보나치 애니온과 같은 창발 입자를 간결하게 구현하기 위해 실험적으로 테스트할 수 있는 양자 장치를 제안했습니다. 그들은 2023년 2월 10일 Physical Review Letters 에 "Multichannel topological Kondo effect"라는 연구 결과를 발표했습니다 .

응집 물질 이론은 예를 들어 초전도체, 트랜지스터 또는 양자 컴퓨팅 장치와 같은 기술에 응용하여 전자 양자 시스템의 특성을 연구하는 물리학 분야입니다. 이 분야의 과제 중 하나는 "다체 문제"라고도 하는 많은 전자의 양자 역학적 거동을 이해하는 것입니다. 매우 제한된 경우에만 이론적으로 모델링할 수 있기 때문에 문제입니다. 그러나 이러한 제한된 경우에도 집단 여기 또는 분수로 하전된 창발 "유사" 입자와 같은 풍부한 창발 현상이 나타나는 것으로 알려져 있습니다. 이러한 현상은 전자 간의 복잡한 상호 작용의 결과이며 새로운 재료 및 기술 개발로 이어질 수 있습니다.

Vayrynen은 "우리 논문에서 우리는 이론적으로 모델링하고 실험적으로 테스트할 수 있을 만큼 간단하면서도 사소하지 않은 창발 입자를 표시할 수 있을 만큼 복잡한 양자 장치를 제안합니다."라고 말합니다. "우리의 결과는 제안된 장치가 양자 컴퓨터의 구성 요소로 사용할 수 있는 피보나치 애니온이라는 창발 입자를 실현할 수 있음을 나타냅니다. 따라서 이 장치는 양자 컴퓨팅 기술 개발을 위한 유망한 후보입니다."

이 발견은 미래의 양자 컴퓨터에서 노이즈라고도 하는 결어긋남(decoherence)에 대한 내성을 강화하는 방식으로 사용될 수 있습니다.

출판물에 따르면 팀은 토폴로지 Kondo 모델의 물리적 동기 부여 N 채널 일반화를 도입했습니다. 가장 간단한 경우 N = 2부터 시작하여 안정적인 중간 결합 고정점을 추측하고 결과적인 저온 불순물 엔트로피를 평가합니다. 불순물 엔트로피는 응급 피보나치 애니온이 N = 2 모델에서 실현될 수 있음을 나타냅니다.

Li에 따르면 "피보나치 애니온은 시스템에 더 많은 입자를 추가할 때 피보나치 수열처럼 1, 2, 3, 5, 8 등의 양자 상태 수가 증가하는 특성을 가진 창발적 입자입니다. 시스템에서 작은 양자 장치는 전도 전자 리드에 연결되어 장치를 과도하게 차단하고 긴급한 피보나치 결과를 초래할 수 있습니다."

또한 팀은 미래의 양자 장치에서 실험적으로 테스트할 수 있는 여러 가지 예측을 제공합니다.

"우리는 우리 결과의 실험적으로 관찰 가능한 서명을 얻기 위해 제로 온도 불순물 엔트로피와 컨덕턴스를 평가합니다. 큰 N 한계에서 우리는 온도 의존 컨덕턴스를 설명하는 전체 교차 함수를 평가합니다."라고 Vayrynen은 말합니다.

이 연구는 Li와 Vayrynen의 Purdue 팀이 작업할 시리즈의 첫 번째입니다. 그들은 독일 Max Planck Institute for Solid State Research의 선임 과학자인 Elio König 박사와 협력하여 2022년 10월 20일 프리프린트 arXiv(2210.16614)에 관련 작업 "Topological Symplectic Kondo Effect"를 게시했습니다.

이 연구는 DOE의 Oak Ridge 국립 연구소에 본부를 둔 미국 에너지부 국립 양자 정보 과학 연구 센터인 Quantum Science Center에서 지원하는 작업을 기반으로 합니다. Karl Lark-Horovitz 물리학 및 천문학 교수이자 전기 및 컴퓨터 공학 교수인 Yong Chen 박사는 QSC의 거버넌스 자문 위원회에 있으며 Purdue는 센터의 핵심 파트너 중 하나입니다.

출처 : https://www.sciencedaily.com/