Prosesor 256 qubit Pasqal menemukan perlambatan magnet kuantum yang tidak diprediksi teori
Preprint yang dipimpin Pasqal melaporkan perlambatan relaksasi tak terduga pada magnet kuantum 2D dari 256 atom netral, di mana tiga metode jaringan tensor kehilangan ketepatan.
Halaman ini diterjemahkan dari bahasa Inggris. Nama perusahaan dan produk serta tautan sumber tidak diubah. Baca versi asli dalam bahasa Inggris
Pasqal menyatakan prosesor atom netral 256 qubit miliknya mengungkap perilaku pada magnet kuantum dua dimensi yang tidak diantisipasi teori saat ini. Dalam preprint bersama Center for Computational Quantum Physics di Flatiron Institute, Universitas Augsburg, Forschungszentrum Jülich, Universitas Regensburg, dan Institut d'Optique–CNRS, tim melaporkan bahwa dalam kondisi tertentu magnet membutuhkan waktu jauh lebih lama dari perkiraan untuk tenang setelah gangguan mendadak, dalam rezim di mana metode simulasi klasik terkemuka berhenti saling sepakat.
Apa yang diumumkan
Pasqal mengumumkan hasil ini pada 27 Oktober dan merilis makalah Exploring the Relaxation Landscape of a 2D Quantum Magnet on a 256-Qubit Processor di arXiv. Perusahaan membingkainya sebagai pergeseran dari memakai prosesor kuantum untuk mereproduksi fisika yang sudah dikenal menuju penemuan perilaku yang tidak diantisipasi peneliti. Karya ini melanjutkan studi sebelumnya ketika mesin yang sama mereproduksi perilaku kristal magnetik nyata.
Detail teknis
Eksperimen menata 256 atom rubidium-87 dalam kisi persegi 16×16, dengan keadaan dasar dan keadaan Rydberg tiap atom sebagai qubit. Sistem menyimulasikan model Ising medan transversal dua dimensi, salah satu model acuan magnetisme. Berawal dari keadaan terpolarisasi penuh, peneliti mengubah Hamiltonian secara mendadak, yang disebut "quench", lalu mengamati relaksasi korelasi pada berbagai rasio medan transversal terhadap kekuatan interaksi.
Mereka mengidentifikasi tiga rezim. Di dekat transisi fase dinamis, pada rasio sekitar 2,5, sistem cepat mengalami termalisasi. Pada medan kuat 6,0, sistem menetap pada plato pratermal berumur panjang yang dijelaskan oleh model efektif tipe XY. Pada nilai menengah 3,5, relaksasi melambat secara nyata, dengan korelasi tetap jauh dari nilai termal jauh lebih lama daripada skala waktu biasa. Penulis menulis bahwa mereka belum memiliki penjelasan yang jelas untuk perlambatan ini.
Untuk memeriksa data, tim membandingkannya dengan tiga metode jaringan tensor: jaringan tensor dua dimensi, matrix product states, dan jaringan tensor pohon. Ketiganya sesuai dengan prosesor pada awalnya, lalu menyimpang dari pengukuran dan dari satu sama lain. Hasil prosesor tetap konsisten seiring ukuran sistem bertambah. Pemodelan derau, koreksi kesalahan pengukuran, dan simulasi eksak pada kisi 5×5 mendukung kesimpulan bahwa perlambatan ini mencerminkan fisika banyak partikel, bukan artefak perangkat keras.
Mengapa ini penting
Cara sistem kuantum yang berinteraksi berelaksasi jauh dari kesetimbangan dalam dua dimensi adalah masalah terbuka yang sulit, dan jenis pertanyaan inilah yang diharapkan dapat dijawab simulator kuantum analog. Pasqal dan mitranya secara eksplisit menyatakan bahwa karya ini tidak menunjukkan keunggulan komputasi kuantum. Sebaliknya, mereka menyajikannya sebagai bukti bahwa prosesor semacam ini dapat menjadi alat ilmiah pelengkap ketika teori dan metode numerik klasik mengalami kesulitan.
"Kami tidak sekadar mereproduksi apa yang sudah kami ketahui, tetapi menemukan perilaku yang tidak kami duga," kata Loïc Henriet, CTO Pasqal.
Yang perlu diperhatikan
Makalah ini masih preprint, sehingga langkah berikutnya adalah tinjauan sejawat dan upaya kelompok lain, baik eksperimental maupun komputasional, untuk menjelaskan perlambatan tersebut. Penulis menunjuk susunan atom Rydberg sebagai platform kunci bagi pertanyaan terbuka yang mereka identifikasi, dan menyatakan bahwa peningkatan waktu koherensi yang terus berlanjut membuka jalan bagi analisis penskalaan ukuran-hingga dan waktu-hingga yang sistematis.
Sumber
Fakta di halaman ini berasal dari sumber-sumber di bawah ini, yang dihimpun oleh 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