256-кубітний процесор Pasqal виявив у квантовому магніті сповільнення, якого не передбачала теорія

Pasqal стверджує, що її процесор на нейтральних атомах із 256 кубітами виявив у двовимірному квантовому магніті поведінку, якої не передбачала сучасна теорія. У препринті, підготовленому разом із Center for Computational Quantum Physics при Flatiron Institute, Аугсбурзьким університетом, Forschungszentrum Jülich, Регенсбурзьким університетом та Institut d'Optique–CNRS, команда повідомляє, що за певних умов магніт після різкого збурення заспокоюється значно довше, ніж очікувалося, — у режимі, де провідні класичні методи моделювання перестають узгоджуватися між собою.

Що оголошено

Pasqal оголосила про результат 27 жовтня й розмістила на arXiv статтю Exploring the Relaxation Landscape of a 2D Quantum Magnet on a 256-Qubit Processor. Компанія подає її як перехід від використання квантових процесорів для відтворення відомої фізики до відкриття поведінки, якої дослідники не передбачали. Робота продовжує попереднє дослідження, у якому та сама машина відтворила поведінку реального магнітного кристала.

Технічні подробиці

В експерименті 256 атомів рубідію-87 розмістили у квадратній ґратці 16×16, а як кубіт використали основний і рідбергівський стани кожного атома. Система моделювала двовимірну модель Ізінга в поперечному полі — одну з еталонних моделей магнетизму. Почавши з повністю поляризованого стану, дослідники різко змінювали гамільтоніан (так званий «квенч») і спостерігали, як релаксують кореляції за різних відношень поперечного поля до сили взаємодії.

Підпишіться на розсилку DesignQuantum

Безкоштовні новини та пояснювальні матеріали про квантові обчислення, кожне твердження з посиланням на джерело. Щодня, щотижня або щомісяця, на ваш вибір.

Website

Адреса електронної пошти ЧастотаЩодняЩотижняЩомісяця МоваEnglishEspañol简体中文हिन्दीالعربيةPortuguês (Brasil)FrançaisDeutsch日本語Русский한국어Bahasa IndonesiaTürkçeItalianoTiếng ViệtPolskiNederlandsไทยفارسیУкраїнськаবাংলাاردوKiswahiliBahasa Melayuעברית Підписатися безкоштовно

Безкоштовно. Відписатися можна будь-коли одним клацанням. Політика конфіденційності

Виявлено три режими. Поблизу динамічного фазового переходу, за відношення близько 2,5, система швидко термалізувалася. У сильному полі 6,0 вона виходила на довготривале передтеплове плато, описуване ефективною моделлю XY-типу. За проміжного значення 3,5 релаксація помітно сповільнювалася: кореляції залишалися далеко від теплових значень значно довше за звичайний масштаб часу. Автори пишуть, що поки не мають чіткого пояснення цього сповільнення.

Для перевірки команда порівняла дані з трьома тензорно-мережевими методами: двовимірними тензорними мережами, станами матричного добутку та деревоподібними тензорними мережами. Усі три збігалися з процесором на ранніх часах, а потім розходилися з вимірюваннями й одне з одним. Результати процесора лишалися узгодженими зі зростанням розміру системи. Моделювання шуму, корекція помилок вимірювання та точні розрахунки на ґратках 5×5 підтвердили висновок, що сповільнення відображає багаточастинкову фізику, а не артефакт обладнання.

Чому це важливо

Як взаємодіючі квантові системи релаксують далеко від рівноваги у двох вимірах — складна відкрита проблема, і саме в таких питаннях аналогові квантові симулятори мають бути корисними. Pasqal і партнери прямо зазначають, що робота не демонструє обчислювальної квантової переваги. Натомість вони подають її як свідчення того, що такі процесори можуть слугувати додатковими науковими інструментами там, де теорія та класичні чисельні методи мають труднощі.

«Ми не просто відтворюємо те, що вже знаємо, а відкриваємо поведінку, якої не очікували», — сказав Лоїк Анріє (Loïc Henriet), технічний директор Pasqal.

На що звернути увагу

Стаття є препринтом, тож наступними кроками стануть рецензування та спроби інших груп, як експериментальних, так і обчислювальних, пояснити сповільнення. Автори називають масиви рідбергівських атомів ключовою платформою для окреслених ними відкритих питань і зазначають, що подальше збільшення часів когерентності відкриває шлях до систематичного аналізу скейлінгу за скінченним розміром і скінченним часом.