Hành trình Khoa học, Không gian và Thời gian!
Vật liệu tô pô thu hút sự quan tâm lớn và có thể cung cấp nền tảng cho một kỷ nguyên mới trong phát triển vật liệu. Các nhà vật lý hiện trình bày một phương pháp đo mới cho phép xác định và mô tả cái gọi là bất biến tôpô trên các nền tảng thí nghiệm khác nhau.
Ngày nay, các mô phỏng lượng tử hiện đại cung cấp một loạt các khả năng để chuẩn bị và điều tra các trạng thái lượng tử phức tạp. Chúng được hiện thực hóa với các nguyên tử cực trị trong mạng quang, nguyên tử Rydberg, các ion bị bẫy hoặc các bit lượng tử siêu dẫn. Một lớp đặc biệt hấp dẫn của các trạng thái lượng tử là các trạng thái tôpô của vật chất. David Thouless, Duncan Haldane và Michael Kosterlitz đã được trao giải thưởng Nobel Vật lý năm 2016 vì khám phá lý thuyết của họ. Những trạng thái vật chất này được đặc trưng bởi các mối tương quan lượng tử phi tiêu điểm và đặc biệt mạnh mẽ chống lại các biến dạng cục bộ chắc chắn xảy ra trong các thí nghiệm.
Benoît Vermersch, Jinlong Yu và Andreas Elben từ Trung tâm Vật lý lượng tử tại Đại học Innsbruck và Viện Thông tin lượng tử và Thông tin lượng tử của Viện Khoa học Áo cho biết: “Xác định và mô tả các giai đoạn tôpô như vậy trong các thí nghiệm là một thách thức lớn. Các giai đoạn tôpô không thể được xác định bằng các phép đo cục bộ vì tính chất đặc biệt của chúng. Do đó, chúng tôi đang phát triển các giao thức đo lường mới cho phép các nhà vật lý thực nghiệm mô tả các trạng thái này trong phòng thí nghiệm.”
Trong những năm gần đây, điều này đã đạt được cho các hệ thống không tương tác. Tuy nhiên, đối với các hệ thống tương tác trong tương lai cũng có thể được sử dụng làm máy tính lượng tử tôpô, điều này cho đến nay vẫn chưa thể thực hiện được.
Với các phép đo ngẫu nhiên cho một kết quả xác định
Trong Science Advances, các nhà vật lý thuộc nhóm nghiên cứu của Peter Zoller hiện đề xuất các giao thức đo lường cho phép đo lường cái gọi là bất biến tôpô. Các biểu thức toán học này mô tả các đặc tính chung của các không gian tôpô và làm cho nó có thể xác định đầy đủ các trạng thái tôpô tương tác với tính đối xứng toàn cầu trong các hệ thống một chiều, bosonic.
Andreas Elben giải thích: “Ý tưởng của phương pháp của chúng tôi là trước tiên phải chuẩn bị trạng thái tôpô như vậy trong một trình mô phỏng lượng tử. Cái gọi là phép đo ngẫu nhiên được thực hiện và các bất biến tôpô được rút ra từ các tương quan thống kê của các phép đo ngẫu nhiên này”.
Đặc điểm cụ thể của phương pháp này là mặc dù các bất biến tôpô là các hàm tương quan phi cục bộ rất phức tạp nhưng chúng vẫn có thể được rút ra từ các tương quan thống kê đơn giản, đo ngẫu nhiên cục bộ. Như với một phương pháp được nhóm nghiên cứu trình bày gần đây để so sánh các trạng thái lượng tử trong máy tính hoặc mô phỏng, các phép đo ngẫu nhiên như vậy là có thể trong các thí nghiệm ngày nay. Do đó, các giao thức của các nhà khoa học để đo các bất biến tôpô có thể được áp dụng trực tiếp trong các nền tảng thử nghiệm hiện tại.
Nguồn truyện:
Tài liệu được cung cấp bởi Đại học Innsbruck . Lưu ý: Nội dung có thể được chỉnh sửa cho kiểu dáng và độ dài.
Tạp chí tham khảo :