Prosesor kuantum memberikan wawasan tentang keadaan materi yang eksotis — ScienceDaily
Top Technology

Prosesor kuantum memberikan wawasan tentang keadaan materi yang eksotis — ScienceDaily

Sementara jumlah qubit dan stabilitas status kuantum masih membatasi perangkat komputasi kuantum saat ini, ada pertanyaan di mana prosesor ini sudah dapat memanfaatkan kekuatan komputasi mereka yang sangat besar. Bekerja sama dengan ilmuwan tim Google Quantum AI dari Technical University of Munich (TUM) dan University of Nottingham menggunakan prosesor kuantum untuk mensimulasikan keadaan dasar dari apa yang disebut kode toric Hamiltonian — sistem model pola dasar dalam materi terkondensasi modern fisika, yang awalnya diusulkan dalam konteks koreksi kesalahan kuantum.

Bagaimana jadinya jika kita hidup di dunia dua dimensi yang datar? Fisikawan memperkirakan bahwa mekanika kuantum akan menjadi lebih aneh lagi dalam kasus yang menghasilkan partikel eksotis — yang disebut “anyon” — yang tidak dapat eksis di dunia tiga dimensi yang kita tinggali. Dunia yang tidak dikenal ini bukan hanya rasa ingin tahu tetapi mungkin juga kunci untuk membuka kunci material kuantum dan teknologi masa depan.

Bekerja sama dengan tim ilmuwan Google Quantum AI dari Technical University of Munich dan University of Nottingham menggunakan prosesor kuantum yang sangat terkontrol untuk mensimulasikan keadaan materi kuantum tersebut. Hasil mereka muncul di edisi terbaru jurnal ilmiah Sains.

Partikel kuantum yang muncul dalam sistem dua dimensi

Semua partikel di alam semesta kita datang dalam dua rasa, boson atau fermion. Di dunia tiga dimensi yang kita tinggali, pengamatan ini berdiri teguh. Namun, secara teoritis diperkirakan hampir 50 tahun yang lalu bahwa jenis partikel lain, yang dijuluki siapa pun, dapat eksis ketika materi terbatas pada dua dimensi.

Meskipun anyon ini tidak muncul sebagai partikel elementer di alam semesta kita, ternyata partikel anyonik dapat muncul sebagai eksitasi kolektif dalam apa yang disebut fase topologi materi, di mana hadiah Nobel dianugerahkan pada 2016.

“Memutar pasangan dari anyon ini dengan menggerakkannya di sekitar satu sama lain dalam simulasi mengungkap sifat eksotis mereka — fisikawan menyebutnya statistik mengepang,” kata Dr. Adam Smith dari University of Nottingham.

Gambaran sederhana untuk kegembiraan kolektif ini adalah “gelombang” di kerumunan stadion — ia memiliki posisi yang jelas, tetapi tidak dapat eksis tanpa ribuan orang yang membentuk kerumunan itu. Namun, mewujudkan dan mensimulasikan keadaan yang dipesan secara topologi seperti itu secara eksperimental telah terbukti sangat menantang.

Prosesor kuantum sebagai platform untuk simulasi kuantum terkontrol

Dalam eksperimen penting, tim dari TUM, Google Quantum AI, dan University of Nottingham memprogram prosesor kuantum Google untuk mensimulasikan keadaan materi kuantum dua dimensi ini. “Prosesor kuantum Google bernama ‘Sycamore’ dapat dikontrol dengan tepat dan merupakan sistem kuantum yang terisolasi dengan baik, yang merupakan persyaratan utama untuk melakukan perhitungan kuantum,” kata Kevin Satzinger, ilmuwan dari tim Google.

Para peneliti datang dengan algoritme kuantum untuk mewujudkan keadaan dengan urutan topologi, yang dikonfirmasi dengan mensimulasikan penciptaan eksitasi apa pun dan memutarnya satu sama lain. Sidik jari dari belitan kuantum jarak jauh dapat dikonfirmasi dalam penelitian mereka. Sebagai aplikasi yang memungkinkan, keadaan yang dipesan secara topologis seperti itu dapat digunakan untuk meningkatkan komputer kuantum dengan mewujudkan cara-cara baru untuk koreksi kesalahan. Langkah pertama menuju tujuan ini telah dicapai dalam pekerjaan mereka.

“Prosesor kuantum jangka pendek akan mewakili platform yang ideal untuk mengeksplorasi fisika materi fase kuantum eksotis,” kata Prof Frank Pollmann dari TUM. “Dalam waktu dekat, prosesor kuantum berjanji untuk memecahkan masalah yang berada di luar jangkauan superkomputer klasik saat ini.”

Sumber Cerita:

Materi disediakan oleh Universitas Teknik Munich (TUM). Catatan: Konten dapat diedit untuk gaya dan panjangnya.

Posted By : togel hari ini hongkong yang keluar