Procesor Pasqal z 256 kubitami wykrył w magnesie kwantowym spowolnienie, którego teoria nie przewidziała

Pasqal twierdzi, że jego procesor na atomach neutralnych z 256 kubitami ujawnił w dwuwymiarowym magnesie kwantowym zachowanie, którego obecna teoria nie przewidywała. W preprincie opublikowanym wraz z Center for Computational Quantum Physics w Flatiron Institute, Uniwersytetem w Augsburgu, Forschungszentrum Jülich, Uniwersytetem w Ratyzbonie i Institut d'Optique–CNRS zespół informuje, że w pewnych warunkach magnes potrzebuje znacznie więcej czasu niż oczekiwano, by ustabilizować się po nagłym zaburzeniu, w reżimie, w którym czołowe klasyczne metody symulacji przestają się ze sobą zgadzać.

Co ogłoszono

Pasqal ogłosił wynik 27 października i opublikował w arXiv pracę Exploring the Relaxation Landscape of a 2D Quantum Magnet on a 256-Qubit Processor. Firma przedstawia ją jako przejście od używania procesorów kwantowych do odtwarzania znanej fizyki do wykorzystywania ich do odkrywania zachowań, których badacze nie przewidzieli. Praca opiera się na wcześniejszych badaniach, w których ta sama maszyna odtworzyła zachowanie rzeczywistego kryształu magnetycznego.

Szczegóły techniczne

W eksperymencie 256 atomów rubidu-87 ułożono w kwadratową siatkę 16×16, a jako kubit wykorzystano stan podstawowy i stan rydbergowski każdego atomu. System symulował dwuwymiarowy model Isinga w polu poprzecznym, jeden z modeli referencyjnych magnetyzmu. Wychodząc ze stanu w pełni spolaryzowanego, badacze gwałtownie zmienili hamiltonian, tzw. „quench”, i obserwowali, jak relaksują korelacje przy różnych stosunkach pola poprzecznego do siły oddziaływania.

Zapisz się na newsletter DesignQuantum

Bezpłatne wiadomości i materiały objaśniające o obliczeniach kwantowych, a każde twierdzenie z linkiem do źródła. Wybierz: codziennie, co tydzień lub co miesiąc.

Website

Adres e-mail CzęstotliwośćCodziennieCo tydzieńCo miesiąc JęzykEnglishEspañol简体中文हिन्दीالعربيةPortuguês (Brasil)FrançaisDeutsch日本語Русский한국어Bahasa IndonesiaTürkçeItalianoTiếng ViệtPolskiNederlandsไทยفارسیУкраїнськаবাংলাاردوKiswahiliBahasa Melayuעברית Zapisz się za darmo

Bezpłatnie. Wypiszesz się w każdej chwili jednym kliknięciem. Polityka prywatności

Zidentyfikowali trzy reżimy. W pobliżu dynamicznego przejścia fazowego, przy stosunku około 2,5, układ szybko się termalizował. Przy silnym polu 6,0 ustalił się na długotrwałym plateau pretermicznym opisanym efektywnym modelem typu XY. Przy wartości pośredniej 3,5 relaksacja wyraźnie zwolniła, a korelacje pozostawały daleko od wartości termicznych znacznie dłużej niż w zwykłej skali czasowej. Autorzy piszą, że nie mają jeszcze jasnego wyjaśnienia tego spowolnienia.

Aby sprawdzić dane, zespół porównał je z trzema metodami sieci tensorowych: dwuwymiarowymi sieciami tensorowymi, stanami iloczynu macierzy i drzewiastymi sieciami tensorowymi. Wszystkie trzy zgadzały się z procesorem na początku, a później rozchodziły się z pomiarami i ze sobą nawzajem. Wyniki procesora pozostawały spójne wraz ze wzrostem rozmiaru układu. Modelowanie szumu, korekcja błędów pomiaru i dokładne symulacje na siatkach 5×5 potwierdziły wniosek, że spowolnienie odzwierciedla fizykę wielu ciał, a nie artefakt sprzętowy.

Dlaczego to ważne

To, jak oddziałujące układy kwantowe relaksują daleko od równowagi w dwóch wymiarach, jest trudnym otwartym problemem i właśnie w takich kwestiach analogowe symulatory kwantowe mają być przydatne. Pasqal i partnerzy wyraźnie zaznaczają, że praca nie dowodzi obliczeniowej przewagi kwantowej. Przedstawiają ją raczej jako dowód, że takie procesory mogą służyć jako uzupełniające narzędzia naukowe tam, gdzie teoria i klasyczne metody numeryczne mają trudności.

„Nie odtwarzamy po prostu tego, co już wiemy, lecz odkrywamy zachowania, których się nie spodziewaliśmy” – powiedział Loïc Henriet, CTO Pasqal.

Na co zwrócić uwagę

Praca jest preprintem, więc kolejnymi krokami będą recenzja naukowa oraz próby wyjaśnienia spowolnienia przez inne zespoły, zarówno eksperymentalne, jak i klasyczne. Autorzy wskazują macierze atomów rydbergowskich jako kluczową platformę dla zidentyfikowanych przez nich otwartych pytań i twierdzą, że trwająca poprawa czasów koherencji otwiera drogę do systematycznych analiz skalowania dla skończonego rozmiaru i skończonego czasu.