Bộ xử lý 256 qubit của Pasqal phát hiện hiện tượng chậm lại ở nam châm lượng tử mà lý thuyết chưa dự đoán

Pasqal cho biết bộ xử lý nguyên tử trung hòa 256 qubit của hãng đã phát hiện một hành vi trong nam châm lượng tử hai chiều mà lý thuyết hiện nay chưa lường trước. Trong bản tiền ấn phẩm thực hiện cùng Center for Computational Quantum Physics thuộc Flatiron Institute, Đại học Augsburg, Forschungszentrum Jülich, Đại học Regensburg và Institut d'Optique–CNRS, nhóm nghiên cứu báo cáo rằng trong một số điều kiện, nam châm mất nhiều thời gian hơn dự kiến để ổn định sau một nhiễu loạn đột ngột, trong chế độ mà các phương pháp mô phỏng cổ điển hàng đầu không còn thống nhất với nhau.

Nội dung công bố

Pasqal công bố kết quả ngày 27 tháng 10 và đăng bài báo Exploring the Relaxation Landscape of a 2D Quantum Magnet on a 256-Qubit Processor lên arXiv. Công ty coi đây là bước chuyển từ dùng bộ xử lý lượng tử để tái hiện vật lý đã biết sang khám phá những hành vi mà các nhà nghiên cứu chưa lường trước. Công trình tiếp nối một nghiên cứu trước đó, trong đó cùng cỗ máy này đã tái hiện hành vi của một tinh thể từ tính thực.

Chi tiết kỹ thuật

Thí nghiệm sắp xếp 256 nguyên tử rubidi-87 trên lưới vuông 16×16, dùng trạng thái cơ bản và trạng thái Rydberg của mỗi nguyên tử làm qubit. Hệ thống mô phỏng mô hình Ising trường ngang hai chiều, một trong những mô hình tham chiếu của từ học. Bắt đầu từ trạng thái phân cực hoàn toàn, các nhà nghiên cứu thay đổi Hamiltonian đột ngột, gọi là "quench", và quan sát các tương quan hồi phục ra sao ở những tỷ lệ khác nhau giữa trường ngang và cường độ tương tác.

Nhận bản tin DesignQuantum

Tin tức và bài giải thích miễn phí về điện toán lượng tử, mỗi nhận định đều dẫn nguồn. Chọn hằng ngày, hằng tuần hoặc hằng tháng.

Website

Địa chỉ email Tần suấtHằng ngàyHằng tuầnHằng tháng Ngôn ngữEnglishEspañol简体中文हिन्दीالعربيةPortuguês (Brasil)FrançaisDeutsch日本語Русский한국어Bahasa IndonesiaTürkçeItalianoTiếng ViệtPolskiNederlandsไทยفارسیУкраїнськаবাংলাاردوKiswahiliBahasa Melayuעברית Đăng ký miễn phí

Miễn phí. Hủy đăng ký bằng một cú nhấp bất cứ lúc nào. Chính sách quyền riêng tư

Họ xác định được ba chế độ. Gần chuyển pha động, ở tỷ lệ khoảng 2,5, hệ nhiệt hóa nhanh. Ở trường mạnh 6,0, hệ ổn định trên một bình nguyên tiền nhiệt kéo dài, được mô tả bởi một mô hình hiệu dụng kiểu XY. Ở giá trị trung gian 3,5, quá trình hồi phục chậm lại rõ rệt, các tương quan ở xa giá trị nhiệt lâu hơn nhiều so với thang thời gian thông thường. Các tác giả viết rằng họ chưa có lời giải thích rõ ràng cho hiện tượng chậm lại này.

Để kiểm chứng dữ liệu, nhóm so sánh với ba phương pháp mạng tensor: mạng tensor hai chiều, trạng thái tích ma trận và mạng tensor dạng cây. Cả ba đều khớp với bộ xử lý ở giai đoạn đầu, rồi lệch khỏi kết quả đo và lệch cả với nhau. Kết quả của bộ xử lý vẫn nhất quán khi kích thước hệ tăng lên. Mô hình hóa nhiễu, hiệu chỉnh lỗi đo và mô phỏng chính xác trên lưới 5×5 củng cố kết luận rằng hiện tượng chậm lại phản ánh vật lý nhiều hạt chứ không phải lỗi phần cứng.

Vì sao điều này quan trọng

Cách các hệ lượng tử tương tác hồi phục khi ở xa trạng thái cân bằng trong hai chiều là một bài toán mở khó, và đây chính là loại câu hỏi mà các bộ mô phỏng lượng tử tương tự được kỳ vọng sẽ hữu ích. Pasqal và các đối tác nói rõ rằng công trình không chứng minh ưu thế tính toán lượng tử. Thay vào đó, họ trình bày nó như bằng chứng rằng những bộ xử lý như vậy có thể đóng vai trò công cụ khoa học bổ trợ ở những nơi lý thuyết và phương pháp số cổ điển gặp khó khăn.

"Chúng tôi không chỉ tái hiện những gì đã biết, mà đang khám phá những hành vi chúng tôi không ngờ tới," Loïc Henriet, CTO của Pasqal, cho biết.

Điều cần theo dõi

Bài báo vẫn là tiền ấn phẩm, nên các bước tiếp theo là bình duyệt và nỗ lực của các nhóm khác, cả thực nghiệm lẫn tính toán, nhằm giải thích hiện tượng chậm lại. Các tác giả coi mảng nguyên tử Rydberg là nền tảng then chốt cho những câu hỏi mở họ nêu ra, và cho rằng việc liên tục cải thiện thời gian kết hợp mở đường cho các phân tích tỷ lệ kích thước hữu hạn và thời gian hữu hạn có hệ thống.