โปรเซสเซอร์ 256 คิวบิตของ Pasqal พบการผ่อนคลายที่ช้าลงในแม่เหล็กควอนตัมซึ่งทฤษฎีไม่ได้คาดการณ์ไว้

Pasqal ระบุว่าโปรเซสเซอร์อะตอมเป็นกลางขนาด 256 คิวบิตของบริษัทได้เผยพฤติกรรมในแม่เหล็กควอนตัมสองมิติที่ทฤษฎีปัจจุบันไม่ได้คาดการณ์ไว้ ในพรีปรินต์ที่เขียนร่วมกับ Center for Computational Quantum Physics ของ Flatiron Institute, มหาวิทยาลัยเอาก์สบวร์ก, Forschungszentrum Jülich, มหาวิทยาลัยเรเกนส์บวร์ก และ Institut d'Optique–CNRS ทีมวิจัยรายงานว่าภายใต้เงื่อนไขบางอย่าง แม่เหล็กใช้เวลานานกว่าที่คาดไว้มากในการกลับสู่สภาวะคงที่หลังถูกรบกวนอย่างฉับพลัน และเป็นช่วงที่วิธีจำลองแบบคลาสสิกชั้นนำให้ผลไม่ตรงกัน

สิ่งที่ประกาศ

Pasqal ประกาศผลลัพธ์นี้เมื่อวันที่ 27 ตุลาคม และเผยแพร่บทความ Exploring the Relaxation Landscape of a 2D Quantum Magnet on a 256-Qubit Processor บน arXiv บริษัทมองว่านี่คือการเปลี่ยนผ่านจากการใช้โปรเซสเซอร์ควอนตัมเพื่อทำซ้ำฟิสิกส์ที่รู้อยู่แล้ว ไปสู่การค้นพบพฤติกรรมที่นักวิจัยไม่ได้คาดไว้ งานนี้ต่อยอดจากการศึกษาก่อนหน้าที่เครื่องเดียวกันนี้จำลองพฤติกรรมของผลึกแม่เหล็กจริงได้

รายละเอียดทางเทคนิค

การทดลองจัดเรียงอะตอมรูบิเดียม-87 จำนวน 256 อะตอมเป็นแลตทิซสี่เหลี่ยมขนาด 16×16 โดยใช้สถานะพื้นและสถานะริดเบิร์กของแต่ละอะตอมเป็นคิวบิต ระบบจำลองแบบจำลองไอซิงสนามตามขวางสองมิติ ซึ่งเป็นหนึ่งในแบบจำลองอ้างอิงของแม่เหล็ก นักวิจัยเริ่มจากสถานะที่มีโพลาไรเซชันเต็มที่ แล้วเปลี่ยนแฮมิลโทเนียนอย่างฉับพลันซึ่งเรียกว่า "เควนช์ (quench)" จากนั้นติดตามว่าสหสัมพันธ์ผ่อนคลายอย่างไรที่อัตราส่วนต่าง ๆ ระหว่างสนามตามขวางกับความแรงของอันตรกิริยา

รับจดหมายข่าว DesignQuantum

ข่าวและบทความอธิบายด้านควอนตัมคอมพิวติงฟรี ทุกข้อความอ้างอิงมีลิงก์ไปยังแหล่งที่มา เลือกรับรายวัน รายสัปดาห์ หรือรายเดือน

Website

อีเมล ความถี่รายวันรายสัปดาห์รายเดือน ภาษาEnglishEspañol简体中文हिन्दीالعربيةPortuguês (Brasil)FrançaisDeutsch日本語Русский한국어Bahasa IndonesiaTürkçeItalianoTiếng ViệtPolskiNederlandsไทยفارسیУкраїнськаবাংলাاردوKiswahiliBahasa Melayuעברית สมัครรับฟรี

ฟรี ยกเลิกการรับได้ทุกเมื่อด้วยคลิกเดียว นโยบายความเป็นส่วนตัว

พวกเขาระบุได้สามช่วง ที่อัตราส่วนประมาณ 2.5 ใกล้การเปลี่ยนเฟสเชิงพลวัต ระบบเข้าสู่สมดุลความร้อนอย่างรวดเร็ว ที่สนามแรง 6.0 ระบบหยุดอยู่ที่ที่ราบก่อนความร้อนที่คงอยู่นาน ซึ่งอธิบายได้ด้วยแบบจำลองประสิทธิผลแบบ XY ที่ค่ากลาง 3.5 การผ่อนคลายช้าลงอย่างเห็นได้ชัด และสหสัมพันธ์อยู่ห่างจากค่าสมดุลความร้อนนานกว่าช่วงเวลาปกติมาก ผู้เขียนระบุว่ายังไม่มีคำอธิบายที่ชัดเจนสำหรับการช้าลงนี้

เพื่อตรวจสอบข้อมูล ทีมได้เปรียบเทียบกับวิธีเทนเซอร์เน็ตเวิร์กสามวิธี ได้แก่ เทนเซอร์เน็ตเวิร์กสองมิติ, matrix product states และ tree tensor networks ทั้งสามวิธีสอดคล้องกับโปรเซสเซอร์ในช่วงแรก แล้วจึงเบี่ยงออกจากผลการวัดและจากกันเอง ผลจากโปรเซสเซอร์ยังคงสม่ำเสมอเมื่อขนาดระบบเพิ่มขึ้น การจำลองสัญญาณรบกวน การแก้ไขข้อผิดพลาดในการวัด และการจำลองแบบแม่นยำบนแลตทิซ 5×5 สนับสนุนข้อสรุปว่าการช้าลงนี้สะท้อนฟิสิกส์ของระบบหลายวัตถุ ไม่ใช่ความบกพร่องของฮาร์ดแวร์

ทำไมจึงสำคัญ

การที่ระบบควอนตัมที่มีอันตรกิริยาผ่อนคลายอย่างไรเมื่ออยู่ห่างจากสมดุลในสองมิติเป็นปัญหาเปิดที่ยาก และเป็นคำถามประเภทที่คาดว่าเครื่องจำลองควอนตัมแบบแอนะล็อกจะมีประโยชน์ Pasqal และพันธมิตรระบุชัดเจนว่างานนี้ไม่ได้พิสูจน์ความได้เปรียบเชิงคำนวณของควอนตัม แต่นำเสนอว่าเป็นหลักฐานว่าโปรเซสเซอร์ลักษณะนี้สามารถเป็นเครื่องมือทางวิทยาศาสตร์เสริมได้ในจุดที่ทฤษฎีและวิธีเชิงตัวเลขแบบคลาสสิกประสบปัญหา

โลอิก อองรีเย (Loïc Henriet) CTO ของ Pasqal กล่าวว่า "เราไม่ได้เพียงทำซ้ำสิ่งที่เรารู้อยู่แล้ว แต่กำลังค้นพบพฤติกรรมที่เราไม่ได้คาดไว้"

สิ่งที่ต้องติดตาม

บทความนี้เป็นพรีปรินต์ ขั้นต่อไปจึงเป็นการพิจารณาโดยผู้ทรงคุณวุฒิ และความพยายามของกลุ่มวิจัยเชิงทดลองและเชิงคำนวณอื่น ๆ ในการอธิบายการช้าลงนี้ ผู้เขียนมองว่าอาร์เรย์อะตอมริดเบิร์กเป็นแพลตฟอร์มสำคัญสำหรับคำถามเปิดที่พวกเขาระบุ และกล่าวว่าการปรับปรุงเวลาโคฮีเรนซ์อย่างต่อเนื่องเปิดทางสู่การวิเคราะห์การปรับขนาดแบบจำกัดขนาดและจำกัดเวลาอย่างเป็นระบบ