מעבד 256 הקיוביטים של Pasqal מצא במגנט קוונטי האטה שהתיאוריה לא חזתה
טיוטת מאמר בהובלת Pasqal מדווחת על האטה בלתי צפויה בהרפיה של מגנט קוונטי דו-ממדי מ-256 אטומים ניטרליים, במשטר שבו שלוש שיטות של רשתות טנזורים מאבדות דיוק.
עמוד זה תורגם מאנגלית. שמות החברות והמוצרים וקישורי המקור נותרו ללא שינוי. לקריאת המקור באנגלית
Pasqal אומרת שמעבד האטומים הניטרליים שלה, בעל 256 קיוביטים, חשף במגנט קוונטי דו-ממדי התנהגות שהתיאוריה הנוכחית לא צפתה. בטיוטת מאמר שנכתבה עם Center for Computational Quantum Physics של Flatiron Institute, אוניברסיטת אאוגסבורג, Forschungszentrum Jülich, אוניברסיטת רגנסבורג ו-Institut d'Optique–CNRS, הצוות מדווח שבתנאים מסוימים המגנט זקוק לזמן ארוך בהרבה מהצפוי כדי להתייצב אחרי הפרעה פתאומית, במשטר שבו שיטות הסימולציה הקלאסיות המובילות מפסיקות להסכים זו עם זו.
מה הוכרז
Pasqal הודיעה על התוצאה ב-27 באוקטובר ופרסמה ב-arXiv את המאמר Exploring the Relaxation Landscape of a 2D Quantum Magnet on a 256-Qubit Processor. החברה מציגה זאת כמעבר משימוש במעבדים קוונטיים לשחזור פיזיקה ידועה לגילוי התנהגות שהחוקרים לא צפו. העבודה ממשיכה מחקר קודם שבו אותה מכונה שחזרה את התנהגותו של גביש מגנטי אמיתי.
הפרטים הטכניים
בניסוי סודרו 256 אטומי רובידיום-87 בסריג ריבועי של 16×16, כשמצב היסוד ומצב רידברג של כל אטום משמשים כקיוביט. המערכת הדמתה את מודל איזינג דו-ממדי בשדה רוחבי, אחד ממודלי הייחוס של המגנטיות. החוקרים יצאו ממצב מקוטב לחלוטין, שינו בבת אחת את ההמילטוניאן, מה שמכונה "quench", ועקבו אחר הרפיית המתאמים ביחסים שונים בין השדה הרוחבי לעוצמת האינטראקציה.
זוהו שלושה משטרים. ליד מעבר הפאזה הדינמי, ביחס של כ-2.5, המערכת הגיעה במהירות לשיווי משקל תרמי. בשדה חזק של 6.0 היא התייצבה על רמה טרום-תרמית ארוכת חיים, המתוארת במודל אפקטיבי מסוג XY. בערך הביניים 3.5 ההרפיה הואטה בבירור, והמתאמים נשארו רחוקים מערכיהם התרמיים זמן רב בהרבה מסקלת הזמן הרגילה. המחברים כותבים שעדיין אין להם הסבר ברור להאטה זו.
כדי לבחון את הנתונים, הצוות השווה אותם לשלוש שיטות של רשתות טנזורים: רשתות טנזורים דו-ממדיות, מצבי מכפלת מטריצות ורשתות טנזורים עציות. שלושתן התאימו למעבד בתחילה, ואחר כך סטו מהמדידות וזו מזו. תוצאות המעבד נשארו עקביות ככל שגודל המערכת גדל. מידול רעש, תיקון שגיאות מדידה וסימולציות מדויקות על סריגים של 5×5 תמכו במסקנה שההאטה משקפת פיזיקה של גופים רבים ולא תקלה בחומרה.
למה זה חשוב
האופן שבו מערכות קוונטיות בעלות אינטראקציה מתרפות הרחק משיווי משקל בשני ממדים הוא בעיה פתוחה וקשה, וזה בדיוק סוג השאלות שבהן סימולטורים קוונטיים אנלוגיים אמורים להועיל. Pasqal ושותפיה מבהירים במפורש שהעבודה אינה מוכיחה עליונות חישובית קוונטית. במקום זאת הם מציגים אותה כראיה לכך שמעבדים כאלה יכולים לשמש כלים מדעיים משלימים במקומות שבהם התיאוריה והשיטות הנומריות הקלאסיות מתקשות.
"אנחנו לא רק משחזרים את מה שאנחנו כבר יודעים, אלא מגלים התנהגות שלא ציפינו לה", אמר לואיק אנרייה (Loïc Henriet), סמנכ"ל הטכנולוגיות של Pasqal.
על מה כדאי לעקוב
המאמר הוא טיוטה, כך שהצעדים הבאים יהיו ביקורת עמיתים וניסיונות של קבוצות אחרות, ניסיוניות וחישוביות, להסביר את ההאטה. המחברים מצביעים על מערכי אטומי רידברג כפלטפורמה מרכזית לשאלות הפתוחות שזיהו, ואומרים שהשיפור המתמשך בזמני הקוהרנטיות פותח את הדרך לניתוחים שיטתיים של קנה מידה בגודל סופי ובזמן סופי.
מקורות
המידע בעמוד זה מבוסס על המקורות שלהלן, שאוחזרו על ידי DesignQuantum.
- Pasqal's Neutral-Atom Processor Uncovers Quantum Magnet Behavior That Theory Did Not Predict (Pasqal press release) pasqal.com
- Exploring the Relaxation Landscape of a 2D Quantum Magnet on a 256-Qubit Processor (arXiv preprint) arxiv.org
- Pasqal 256-Qubit Neutral-Atom Processor Observes Unpredicted Slowdown in 2D Quantum Magnet Dynamics (Quantum Computing Report) quantumcomputingreport.com