期刊信息
曾用名:量子电子学
主办:中国光学学会基础光学专业委员会;中国科学院合肥物质科学家研究院
主管:中国科学院
ISSN:1007-5461
CN:34-1163/TN
语言:中文
周期:双月
影响因子:0.365217
数据库收录:
文摘杂志;北大核心期刊(2000版);北大核心期刊(2004版);北大核心期刊(2008版);北大核心期刊(2011版);北大核心期刊(2014版);北大核心期刊(2017版);化学文摘(网络版);中国科学引文数据库(2011-2012);中国科学引文数据库(2013-2014);中国科学引文数据库(2015-2016);中国科学引文数据库(2017-2018);中国科学引文数据库(2019-2020);日本科学技术振兴机构数据库;中国科技核心期刊;期刊分类:无线电电子学;物理学
期刊热词:
学术活动_第十三届全国光学前沿问题讨论会论文摘要集
谷歌量子计算机创建时间晶体登上Nature,三千字(2)
【作者】网站采编
【关键词】
【摘要】在大多数Floquet系统中,驱动激光在每个循环中给系统提供能量。当系统吸收这些能量时,它的温度和熵都会增加。最终熵的随机性压倒了任何包含在空间
在大多数Floquet系统中,驱动激光在每个循环中给系统提供能量。当系统吸收这些能量时,它的温度和熵都会增加。最终熵的随机性压倒了任何包含在空间或时间相关性中的信息,系统不再表现出任何秩序。
多体局域化(MBL)
然而,有一类特殊的物理系统通过回避熵的影响克服了这个问题:多体局域化。“局域化”一词广义上是指粒子或物理性质在其运动中受到限制的一组现象,这种限制往往源于无序。例如,在以诺贝尔物理学奖得主菲尔·安德森命名的安德森局域化中,晶格中的无序状态使电子无法移动,否则这些电子可以自由地从晶格中的一个原子移动到另一个原子。
理想的晶体由均匀的原子核组成,从而形成规则的晶格结构,而在实际中,晶体可能散布缺陷。这些缺陷在不同方向推动和拉动电子,形成复杂的势能格局,其中深而窄的沟槽充当陷阱。
安德森也提出了MBL,它是一种发生在相互作用量子系统中的特殊类型的无序诱导局域化。当多体系统受到少量随机性影响时,这些扰动会破坏全局对称性,如空间平移不变性。然而,一旦无序程度超过某一阈值,一组新的局部对称性就会出现,将粒子冻结在原地。
MBL系统中的粒子陷入强多体无序状态,无法吸收能量。粒子之间的相关性从一开始就固定,而熵保持不变,勉强满足热力学第二定律。关键的是,系统永远无法达到热平衡。
量子计算机作为实验室
在过去的几年里,时间晶体开始了从理论模型到实验现实的旅程。然而,之前的每一个实验演示,无论是在实现和验证方面,都有一些不足之处。首先,由NV中心或捕获离子组成的平台缺乏构建Floquet和MBL系统所需的一些基本成分。更糟糕的是,即使这些平台能够承载时间晶体秩序,也无法证明它的存在。结果,之前的实验远远没有将时间晶体确立为物质的一个阶段。
然后,在2020年,赫马尼和她所在的斯坦福大学博士后马特奥·伊波利蒂发现了一个机会。虽然量子处理器可以像经典处理器一样运行算法和传统计算,但它们也提供了其他东西:对量子世界前所未有的编程控制。谷歌的Sycamore处理器具有现场分辨率测量和可调交互,使研究人员能够系统地在奇异的物理系统上运行“实验”。
发表在《自然》杂志上的最新研究中,研究人员首先重建了赫马尼最初的Floquet-MBL模型中的条件,将Sycamore的量子位排列成一个链,并用微波脉冲将邻近的量子位耦合在一起,从而推动它们的进化。谷歌量子AI团队编程了量子处理器,并严格测试了时间晶体在各种条件下的稳定性。
研究人员检查的要点之一是,所有量子自旋的初始配置都要发生周期加倍。物质相的第二个要求是,当系统变得任意大时,秩序必须继续存在。最后,物质的任何阶段也必须在任意长的时间内表现出稳定的秩序。当然,任何真实的实验,无论是在量子计算机上还是在传统实验室里,都有有限的时间。
总之,这些实验支持了时间晶体是物质真正的非平衡相的观点。
文章来源:《量子电子学报》 网址: http://www.lzdzxbzz.cn/zonghexinwen/2021/1211/1345.html