Interacciones inducidas por entropía de paredes de dominio. a La pared del dominio fija el qubit que se encuentra encima del sitio Σ con un costo entrópico que es menor en energía que en el caso que se muestra en (b). En (c), dos paredes del dominio del sitio σ están «emparejadas» si ambas se asientan alrededor del mismo sitio Σ. El par produce una ganancia entrópica con respecto a dos paredes de dominio alejadas entre sí al liberar un Σ qubit disquete. Las líneas rojas punteadas indican relaciones transversales entre las paredes del dominio. Los momentos magnéticos hacia arriba y hacia abajo se muestran en azul y rojo respectivamente. crédito: comunicación de la naturaleza (2024). DOI: 10.1038/s41467-023-44281-0
La investigación experimental realizada por un equipo conjunto del Laboratorio Nacional de Los Alamos y D-Wave Quantum Systems examina el papel del contraste de flujo en el orden magnético en una red de qubits.
Utilizando la plataforma de recocido cuántico D-Wave, el equipo descubrió que las fluctuaciones pueden reducir la energía total de los momentos magnéticos que interactúan, una comprensión que podría ayudar a reducir el costo del procesamiento cuántico en los dispositivos.
«En esta investigación, en lugar de centrarnos en la búsqueda de un mayor rendimiento de las computadoras cuánticas que sus contrapartes clásicas, nuestro objetivo es explotar densas redes de qubits interconectados para observar y comprender el comportamiento cuántico», dijo Alejandro López-Bezanilla, físico de la división teórica. . en Los Álamos.
Impulsar el orden agregando fluctuaciones
Como se describe en un artículo publicado en comunicación de la naturaleza, el equipo investigó el complejo entrelazamiento de aproximadamente 2.000 qubits dentro de una red hexagonal asimétrica. Descubrieron el efecto de factores que normalmente causan distorsiones en los momentos magnéticos: el pequeño campo magnético creado por los qubits superconductores.
El equipo introdujo fluctuaciones, que indican cambios dinámicos en el orden y la configuración de los momentos magnéticos, que fueron impulsados tanto por efectos térmicos, relacionados con la temperatura, como por efectos cuánticos, como resultado de la aplicación de un campo magnético externo. Esto les permitió experimentar con la entropía, los momentos magnéticos y el desorden en una red magnética «frustrada».
Los resultados demostraron ser un argumento contrario a la intuición: bajo ciertas condiciones físicas, las configuraciones con distribuciones agrupadas de desorden parecen ser estados más probables, desafiando los supuestos tradicionales sobre la relación entre desorden y entropía. Si la expectativa actual es que las configuraciones con mayor entropía muestren más desorden, el equipo pudo demostrar en un sistema cuántico que los estados pueden exhibir patrones específicos, similar al proceso de «orden por desorden». existir.
«La idea de que podemos promover el orden agregando flujo térmico y aumentarlo agregando flujo volumétrico puede parecer contradictoria», dijo Cristiano Nisoli, físico de laboratorio y coautor del estudio. «Pero hemos podido observar en detalle cómo las fluctuaciones afectan los mecanismos y las condiciones físicas que conducen a una mala agrupación. Esta idea puede indicarnos mejoras en la forma en que se diseñan los sistemas cuánticos».
En el futuro, las capacidades experimentales y de desarrollo adicionales de la plataforma cuántica D-Wave permitirán a los investigadores centrarse de manera única en el papel de las fluctuaciones cuánticas, separándolas del efecto homogéneo de las fluctuaciones térmicas.
Más información:
Alejandro López-Bezanilla et al, Las fluctuaciones cuánticas impulsan correlaciones no monótonas en una red de qubits, comunicación de la naturaleza (2024). DOI: 10.1038/s41467-023-44281-0
Proporcionado por el Laboratorio Nacional de Los Álamos
referencia: Experimentation explora defectos y fluctuaciones en dispositivos cuánticos (2024, 1 de febrero) Obtenido el 2 de febrero de 2024 de https://phys.org/news/2024-02-experimentation-explores-defects-fluctuations-quantum.html
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