Azərbaycanca AzərbaycancaБеларускі БеларускіDansk DanskDeutsch DeutschEspañola EspañolaFrançais FrançaisIndonesia IndonesiaItaliana Italiana日本語 日本語Қазақ ҚазақLietuvos LietuvosNederlands NederlandsPortuguês PortuguêsРусский Русскийසිංහල සිංහලแบบไทย แบบไทยTürkçe TürkçeУкраїнська Українська中國人 中國人United State United StateAfrikaans Afrikaans
Підтримка
www.wikidata.uk-ua.nina.az

Квантовий моделювальний пристрій або квантовий симулятор це спеціальний пристрій призначений для надання розуміння конкр

Квантовий моделювальний пристрій

Квантовий моделювальний пристрій

Квантовий моделювальний пристрій або квантовий симулятор — це спеціальний пристрій, призначений для надання розуміння конкретних проблем фізики. Квантові симулятори дозволяють вивчати квантові системи, які важко вивчити в лабораторії і неможливо моделювати за допомогою суперкомп'ютера.

image
На цій фотографії кристала квантового моделювального пристрою (квантового симулятора) іони флуоресцирують, що вказує на те, що кубіти знаходяться в однаковому стані (або «1», або «0»). У правильних експериментальних умовах іони кристала спонтанно утворюють цю майже ідеальну трикутну гратчасту структуру. Подяка: Britton / NIST
image
Ілюстрація квантового симулятора на захоплених іонах: Серце симулятора — це двовимірний кристал іонів берилію (блакитні сфери на графіці); крайній електрон кожного іона — квантовий біт (кубіт, червоні стрілки). Іони утримуються великим магнітним полем у пристрої, який називається пасткою Пеннінга (не показано). Усередині пастки кристал обертається за годинниковою стрілкою. Подяка: Britton / NIST

Квантовим симуляторам можна протиставити загально програмований «цифровий» квантовий комп'ютер, який міг би вирішити ширший клас квантових задач.

Універсальний квантовий симулятор- це квантовий комп'ютер, запропонований Юрієм Маніним в 1980 році та Річардом Фейнманом у 1982 році. Фейнман показав, що класична машина Тьюрінга не зможе імітувати квантовий ефект, тоді як його гіпотетична універсальний квантовий комп'ютер зможе імітувати необхідний квантовий ефект.

Квантова система з багатьох частинок може бути змодельована квантовим комп'ютером, використовуючи кількість квантових бітів, подібну до кількості частинок у вихідній системі. Це було поширено на значно більші класи квантових систем.

Квантові симулятори були реалізовані на ряді експериментальних платформ, включаючи системи [en], полярні молекули, захоплені іони, фотонні системи, квантові точки та надпровідні ланцюги.

Розв'язування фізичних задач

Багато важливих проблем у фізиці, особливо фізиці низьких температур та [en], залишаються недостатньо вивченими, оскільки основна квантова механіка надзвичайно складна. Звичайні комп'ютери, включаючи суперкомп'ютери, недостатні для імітації квантових систем із 30 частинками. Потрібні кращі обчислювальні інструменти для розуміння та раціонального проектування матеріалів, властивості яких, як вважають, залежать від колективної квантової поведінки сотень частинок. Квантові симулятори забезпечують альтернативний шлях до розуміння властивостей цих систем. Ці симулятори створюють чітку реалізацію конкретних систем, що представляють інтерес, що дозволяє точно реалізувати їх властивості. Точний контроль і широка налаштованість параметрів системи дозволяє чітко розрізнити вплив різних параметрів.

Квантові симулятори можуть вирішувати проблеми, які важко моделювати на класичних комп'ютерах, оскільки вони безпосередньо використовують квантові властивості реальних частинок. Зокрема, вони використовують властивість квантової механіки під назвою суперпозиція, при якому одночасно знаходиться у двох різних станах, наприклад, вирівняна у напрямку або проти зовнішнього магнітного поля. Що найважливіше, симулятори також використовують перевагу другої квантової властивості, яка називається заплутаність, що дозволяє корелювати поведінку навіть фізично добре розділених частинок.

Симулятори на захоплених іонах

Симулятор на захопленх іонах, побудований командою, яка включала NIST, і про яку повідомлялося у квітні 2012 року, може створювати та контролювати взаємодії серед сотень квантових бітів (кубітів). Попередні зусилля не змогли вийти за рамки 30 квантових бітів. Як описано в науковому журналі Nature, потужність цього симулятора в 10 разів більша, ніж у попередніх пристроїв. Крім того, він пройшов низку важливих тестів порівняльних показників, які вказують на здатність вирішувати проблеми в матеріалознавстві, які неможливо моделювати на звичайних комп'ютерах.

Симулятор на захоплених іонах складається з крихітного кристала з однією площиною із сотнями іонів берилію, діаметром менше 1 міліметра, що левітує всередині пристрою, який називається пастка Пеннінга. Зовнішній електрон кожного іона діє як крихітний і використовується як кубіт, квантовий еквівалент «1» або «0» у звичайному комп'ютері. В експерименті порівняльного аналізу фізики використовували лазерні промені для охолодження іонів майже до абсолютного нуля. Потім акуратно підібрані мікрохвильові та лазерні імпульси змусили кубіти взаємодіяти, імітуючи квантову поведінку матеріалів, дуже важких для вивчення іншими засобами в лабораторії. Хоча зовні ці дві системи можуть здаватися несхожими, їх поведінка спроектована математично ідентично. Таким чином, симулятори дозволяють дослідникам змінювати параметри, які неможливо змінити в природних твердих речовинах, такі як період кристалічної гратки та геометрія.

Фріденауер та ін. адіабатично маніпулювали 2 спінами, показуючи їх поділ на феромагнітний та антиферомагнітний стани. Кім та ін. розширили квантовий симулятор на захоплених іонах до 3 спінів із глобальними антиферомагнітними взаємодіями Ізінга, що містять насичення та показують зв'язок між насиченням та заплутаністю, а Іслам та ін. використовували адіабатичне квантове моделювання, щоб продемонструвати загострення фазового переходу між парамагнітним та феромагнітним впорядкуванням, оскільки кількість спінів зростала з 2 до 9. Баррейро та ін. створив цифровий квантовий симулятор взаємодіючих спінів з до 5 захопленими іонами шляхом зчеплення з відкритим резервуаром, а Ланьон та ін. продемонстрували цифрове квантове моделювання з до 6 іонами. Іслам та ін. продемонстрували адіабатичне квантове моделювання поперечної моделі Ізінга зі змінними (великими) діапазонами взаємодій аж до 18 спінів іонів, що утримуються, демонструючи контроль рівня розладів спіну шляхом регулювання діапазону антиферомагнітної взаємодії. Britton та ін. від NIST експериментально оцінив взаємодії Ізінга в системі з сотень кубітів для досліджень квантового магнетизму. Пагано та ін. Повідомили про нову криогенну систему захоплення іонів, призначену для тривалого зберігання великих іонних ланцюгів, демонструючи когерентну операцію з одним і двома кубітами для ланцюгів до 44 іонів.

Симулятори на ультрахолодних атомах

Багато експериментів з [en] є прикладами квантових симуляторів. Сюди входять експерименти, що вивчають [en] або ферміони в [en], унітарний газ Фермі, атом Рідберга в оптичному пінцеті. Спільною ниткою цих експериментів є можливість реалізації загальних гамільтоніанів, таких як Габбардів гамільтоніан або гамільтоніанпоперечного поля Ізінга . Основні цілі цих експериментів включають виявлення низькотемпературних фаз або відстеження нерівноважної динаміки для різних моделей, проблеми, які теоретично та чисельно нерозв'язні. В інших експериментах реалізовані моделі конденсованої речовини в станах, які важко або неможливо реалізувати за допомогою звичайних матеріалів, таких як [en] та модель Харпера-Хофштадтера.

Надпровідні кубіти

Квантові симулятори, що використовують [en], поділяються на дві основні категорії. По-перше, так звані [en] визначають основні стани певних гамільтоніанів після адіабатичного спуску. Цей підхід іноді називають [en]. По-друге, багато систем наслідують конкретні гамільтоніани і вивчають їх властивості основного стану, квантові фазові переходи або динаміку часу. Кілька важливих останніх результатів включають реалізацію ізолятора Мотта в приводно-дисипативній та дослідження фазових переходів у решітках надпровідних резонаторів, сполучених з кубітами.

Див. також

  • [en]

Примітки

  1. Johnson, Tomi H.; Clark, Stephen R.; Jaksch, Dieter (2014). What is a quantum simulator?. EPJ Quantum Technology. 1 (10). arXiv:1405.2831. doi:10.1140/epjqt10.
  2. Newman, Michael E. Newman (2 травня 2012). . NIST. Архів оригіналу за 27 серпня 2016. Процитовано 22 лютого 2013.
  3. Britton, Joseph W.; Sawyer, Brian C.; Keith, Adam C.; Wang, C.-C. Joseph; Freericks, James K.; Uys, Hermann; Biercuk, Michael J.; Bollinger, John J. (2012). (PDF). Nature. 484 (7395): 489—92. arXiv:1204.5789. Bibcode:2012Natur.484..489B. doi:10.1038/nature10981. PMID 22538611. Архів оригіналу (PDF) за 5 Травня 2015. Процитовано 6 Квітня 2021. Note: This manuscript is a contribution of the US National Institute of Standards and Technology and is not subject to US copyright.
  4. Manin, Yu. I. (1980). [Computable and Noncomputable] (рос.). Sov.Radio. с. 13—15. Архів оригіналу за 10 травня 2013. Процитовано 4 березня 2013.
  5. Feynman, Richard (1982). Simulating Physics with Computers. International Journal of Theoretical Physics. 21 (6–7): 467—488. Bibcode:1982IJTP...21..467F. CiteSeerX 10.1.1.45.9310. doi:10.1007/BF02650179.
  6. Lloyd, S. (1996). Universal quantum simulators. Science. 273 (5278): 1073—8. Bibcode:1996Sci...273.1073L. doi:10.1126/science.273.5278.1073. PMID 8688088.
  7. Dorit Aharonov; Amnon Ta-Shma (2003). Adiabatic Quantum State Generation and Statistical Zero Knowledge. arXiv:quant-ph/0301023.
  8. Berry, Dominic W.; Graeme Ahokas; Richard Cleve; Sanders, Barry C. (2007). Efficient quantum algorithms for simulating sparse Hamiltonians. Communications in Mathematical Physics. 270 (2): 359—371. arXiv:quant-ph/0508139. Bibcode:2007CMaPh.270..359B. doi:10.1007/s00220-006-0150-x.
  9. Childs, Andrew M. (2010). On the relationship between continuous- and discrete-time quantum walk. Communications in Mathematical Physics. 294 (2): 581—603. arXiv:0810.0312. Bibcode:2010CMaPh.294..581C. doi:10.1007/s00220-009-0930-1.
  10. Kliesch, M.; Barthel, T.; Gogolin, C.; Kastoryano, M.; Eisert, J. (12 вересня 2011). Dissipative Quantum Church-Turing Theorem. Physical Review Letters. 107 (12): 120501. arXiv:1105.3986. Bibcode:2011PhRvL.107l0501K. doi:10.1103/PhysRevLett.107.120501. PMID 22026760.
  11. Nature Physics Insight — Quantum Simulation [ 4 Липня 2017 у Wayback Machine.]. Nature.com. April 2012.
  12. Cirac, J. Ignacio; Zoller, Peter (2012). Goals and opportunities in quantum simulation (PDF). Nature Physics. 8 (4): 264—266. Bibcode:2012NatPh...8..264C. doi:10.1038/nphys2275.[недоступне посилання]
  13. Friedenauer, A.; Schmitz, H.; Glueckert, J. T.; Porras, D.; Schaetz, T. (27 липня 2008). Simulating a quantum magnet with trapped ions. Nature Physics. 4 (10): 757—761. Bibcode:2008NatPh...4..757F. doi:10.1038/nphys1032.
  14. Kim, K.; Chang, M.-S.; Korenblit, S.; Islam, R.; Edwards, E. E.; Freericks, J. K.; Lin, G.-D.; Duan, L.-M.; Monroe, C. (June 2010). Quantum simulation of frustrated Ising spins with trapped ions. Nature. 465 (7298): 590—593. Bibcode:2010Natur.465..590K. doi:10.1038/nature09071. PMID 20520708.
  15. Islam, R.; Edwards, E.E.; Kim, K.; Korenblit, S.; Noh, C.; Carmichael, H.; Lin, G.-D.; Duan, L.-M.; Joseph Wang, C.-C.; Freericks, J.K.; Monroe, C. (5 липня 2011). Onset of a quantum phase transition with a trapped ion quantum simulator. Nature Communications. 2 (1): 377. arXiv:1103.2400. Bibcode:2011NatCo...2E.377I. doi:10.1038/ncomms1374. PMID 21730958.
  16. Barreiro, Julio T.; Müller, Markus; Schindler, Philipp; Nigg, Daniel; Monz, Thomas; Chwalla, Michael; Hennrich, Markus; Roos, Christian F.; Zoller, Peter; Blatt, Rainer (23 лютого 2011). An open-system quantum simulator with trapped ions. Nature. 470 (7335): 486—491. arXiv:1104.1146. Bibcode:2011Natur.470..486B. doi:10.1038/nature09801. PMID 21350481.
  17. Lanyon, B. P.; Hempel, C.; Nigg, D.; Muller, M.; Gerritsma, R.; Zahringer, F.; Schindler, P.; Barreiro, J. T.; Rambach, M.; Kirchmair, G.; Hennrich, M.; Zoller, P.; Blatt, R.; Roos, C. F. (1 вересня 2011). Universal Digital Quantum Simulation with Trapped Ions. Science. 334 (6052): 57—61. arXiv:1109.1512. Bibcode:2011Sci...334...57L. doi:10.1126/science.1208001. PMID 21885735.
  18. Islam, R.; Senko, C.; Campbell, W. C.; Korenblit, S.; Smith, J.; Lee, A.; Edwards, E. E.; Wang, C.- C. J.; Freericks, J. K.; Monroe, C. (2 травня 2013). Emergence and Frustration of Magnetism with Variable-Range Interactions in a Quantum Simulator. Science. 340 (6132): 583—587. arXiv:1210.0142. Bibcode:2013Sci...340..583I. doi:10.1126/science.1232296. PMID 23641112.
  19. Britton, Joseph W.; Sawyer, Brian C.; Keith, Adam C.; Wang, C.-C. Joseph; Freericks, James K.; Uys, Hermann; Biercuk, Michael J.; Bollinger, John J. (25 квітня 2012). Engineered two-dimensional Ising interactions in a trapped-ion quantum simulator with hundreds of spins. Nature. 484 (7395): 489—492. arXiv:1204.5789. Bibcode:2012Natur.484..489B. doi:10.1038/nature10981. PMID 22538611.
  20. Pagano, G; Hess, P W; Kaplan, H B; Tan, W L; Richerme, P; Becker, P; Kyprianidis, A; Zhang, J; Birckelbaw, E; Hernandez, M R; Wu, Y; Monroe, C (9 жовтня 2018). Cryogenic trapped-ion system for large scale quantum simulation. Quantum Science and Technology. 4 (1): 014004. arXiv:1802.03118. doi:10.1088/2058-9565/aae0fe.
  21. Bloch, Immanuel; Dalibard, Jean; Nascimbene, Sylvain (2012). Quantum simulations with ultracold quantum gases. Nature Physics. 8 (4): 267—276. Bibcode:2012NatPh...8..267B. doi:10.1038/nphys2259.
  22. Gross, Christian; Bloch, Immanuel (8 вересня 2017). Quantum simulations with ultracold atoms in optical lattices. Nature. 357 (6355): 995—1001. doi:10.1126/science.aal3837. PMID 28883070.
  23. Jotzu, Gregor; Messer, Michael; Desbuquois, Rémi; Lebrat, Martin; Uehlinger, Thomas; Greif, Daniel; Esslinger, Tilman (13 листопада 2014). Experimental realization of the topological Haldane model with ultracold fermions. Nature. 515 (7526): 237—240. arXiv:1406.7874. doi:10.1038/nature13915. PMID 25391960.
  24. Simon, Jonathan (13 листопада 2014). Magnetic fields without magnetic fields. Nature. 515 (7526): 202—203. doi:10.1038/515202a. PMID 25391956.
  25. Zhang, Dan-Wei; Zhu, Yan-Qing; Zhao, Y. X.; Yan, Hui; Zhu, Shi-Liang (29 березня 2019). Topological quantum matter with cold atoms. Advances in Physics. 67 (4): 253—402. arXiv:1810.09228. doi:10.1080/00018732.2019.1594094.
  26. Alberti, Andrea; Robens, Carsten; Alt, Wolfgang; Brakhane, Stefan; Karski, Michał; Reimann, René; Widera, Artur; Meschede, Dieter (6 травня 2016). Super-resolution microscopy of single atoms in optical lattices. New Journal of Physics (англ.). 18 (5): 053010. doi:10.1088/1367-2630/18/5/053010. ISSN 1367-2630.
  27. Robens, Carsten; Brakhane, Stefan; Meschede, Dieter; Alberti, A. (18 вересня 2016), Quantum Walks with Neutral Atoms: Quantum Interference Effects of One and Two Particles, Laser Spectroscopy, WORLD SCIENTIFIC, с. 1—15, arXiv:1511.03569, doi:10.1142/9789813200616_0001, ISBN , процитовано 25 травня 2020
  28. Paraoanu, G. S. (4 квітня 2014). Recent Progress in Quantum Simulation Using Superconducting Circuits. Journal of Low Temperature Physics. 175 (5–6): 633—654. arXiv:1402.1388. doi:10.1007/s10909-014-1175-8.
  29. Ma, Ruichao; Saxberg, Brendan; Owens, Clai; Leung, Nelson; Lu, Yao; Simon, Jonathan; Schuster, David I. (6 лютого 2019). A dissipatively stabilized Mott insulator of photons. Nature. 566 (7742): 51—57. arXiv:1807.11342. doi:10.1038/s41586-019-0897-9. PMID 30728523.
  30. Fitzpatrick, Mattias; Sundaresan, Neereja M.; Li, Andy C. Y.; Koch, Jens; Houck, Andrew A. (10 лютого 2017). Observation of a Dissipative Phase Transition in a One-Dimensional Circuit QED Lattice. Physical Review X. 7 (1): 011016. arXiv:1607.06895. doi:10.1103/PhysRevX.7.011016.

Посилання

  • Online Web-based Quantum Computer Simulator (University Of Patras, Wire Communications Laboratory) [ 8 березня 2012 у Wayback Machine.]

Вікіпедія, Українська, Україна, книга, книги, бібліотека, стаття, читати, завантажити, безкоштовно, безкоштовно завантажити, mp3, відео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, малюнок, музика, пісня, фільм, книга, гра, ігри, мобільний, телефон, android, ios, apple, мобільний телефон, samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, ПК, web, Інтернет

Kvantovij modelyuvalnij pristrij abo kvantovij simulyator ce specialnij pristrij priznachenij dlya nadannya rozuminnya konkretnih problem fiziki Kvantovi simulyatori dozvolyayut vivchati kvantovi sistemi yaki vazhko vivchiti v laboratoriyi i nemozhlivo modelyuvati za dopomogoyu superkomp yutera Na cij fotografiyi kristala kvantovogo modelyuvalnogo pristroyu kvantovogo simulyatora ioni fluoresciruyut sho vkazuye na te sho kubiti znahodyatsya v odnakovomu stani abo 1 abo 0 U pravilnih eksperimentalnih umovah ioni kristala spontanno utvoryuyut cyu majzhe idealnu trikutnu gratchastu strukturu Podyaka Britton NIST Ilyustraciya kvantovogo simulyatora na zahoplenih ionah Serce simulyatora ce dvovimirnij kristal ioniv beriliyu blakitni sferi na grafici krajnij elektron kozhnogo iona kvantovij bit kubit chervoni strilki Ioni utrimuyutsya velikim magnitnim polem u pristroyi yakij nazivayetsya pastkoyu Penninga ne pokazano Useredini pastki kristal obertayetsya za godinnikovoyu strilkoyu Podyaka Britton NIST Kvantovim simulyatoram mozhna protistaviti zagalno programovanij cifrovij kvantovij komp yuter yakij mig bi virishiti shirshij klas kvantovih zadach Universalnij kvantovij simulyator ce kvantovij komp yuter zaproponovanij Yuriyem Maninim v 1980 roci ta Richardom Fejnmanom u 1982 roci Fejnman pokazav sho klasichna mashina Tyuringa ne zmozhe imituvati kvantovij efekt todi yak jogo gipotetichna universalnij kvantovij komp yuter zmozhe imituvati neobhidnij kvantovij efekt Kvantova sistema z bagatoh chastinok mozhe buti zmodelovana kvantovim komp yuterom vikoristovuyuchi kilkist kvantovih bitiv podibnu do kilkosti chastinok u vihidnij sistemi Ce bulo poshireno na znachno bilshi klasi kvantovih sistem Kvantovi simulyatori buli realizovani na ryadi eksperimentalnih platform vklyuchayuchi sistemi en polyarni molekuli zahopleni ioni fotonni sistemi kvantovi tochki ta nadprovidni lancyugi Rozv yazuvannya fizichnih zadachBagato vazhlivih problem u fizici osoblivo fizici nizkih temperatur ta en zalishayutsya nedostatno vivchenimi oskilki osnovna kvantova mehanika nadzvichajno skladna Zvichajni komp yuteri vklyuchayuchi superkomp yuteri nedostatni dlya imitaciyi kvantovih sistem iz 30 chastinkami Potribni krashi obchislyuvalni instrumenti dlya rozuminnya ta racionalnogo proektuvannya materialiv vlastivosti yakih yak vvazhayut zalezhat vid kolektivnoyi kvantovoyi povedinki soten chastinok Kvantovi simulyatori zabezpechuyut alternativnij shlyah do rozuminnya vlastivostej cih sistem Ci simulyatori stvoryuyut chitku realizaciyu konkretnih sistem sho predstavlyayut interes sho dozvolyaye tochno realizuvati yih vlastivosti Tochnij kontrol i shiroka nalashtovanist parametriv sistemi dozvolyaye chitko rozrizniti vpliv riznih parametriv Kvantovi simulyatori mozhut virishuvati problemi yaki vazhko modelyuvati na klasichnih komp yuterah oskilki voni bezposeredno vikoristovuyut kvantovi vlastivosti realnih chastinok Zokrema voni vikoristovuyut vlastivist kvantovoyi mehaniki pid nazvoyu superpoziciya pri yakomu odnochasno znahoditsya u dvoh riznih stanah napriklad virivnyana u napryamku abo proti zovnishnogo magnitnogo polya Sho najvazhlivishe simulyatori takozh vikoristovuyut perevagu drugoyi kvantovoyi vlastivosti yaka nazivayetsya zaplutanist sho dozvolyaye korelyuvati povedinku navit fizichno dobre rozdilenih chastinok Simulyatori na zahoplenih ionahSimulyator na zahoplenh ionah pobudovanij komandoyu yaka vklyuchala NIST i pro yaku povidomlyalosya u kvitni 2012 roku mozhe stvoryuvati ta kontrolyuvati vzayemodiyi sered soten kvantovih bitiv kubitiv Poperedni zusillya ne zmogli vijti za ramki 30 kvantovih bitiv Yak opisano v naukovomu zhurnali Nature potuzhnist cogo simulyatora v 10 raziv bilsha nizh u poperednih pristroyiv Krim togo vin projshov nizku vazhlivih testiv porivnyalnih pokaznikiv yaki vkazuyut na zdatnist virishuvati problemi v materialoznavstvi yaki nemozhlivo modelyuvati na zvichajnih komp yuterah Simulyator na zahoplenih ionah skladayetsya z krihitnogo kristala z odniyeyu ploshinoyu iz sotnyami ioniv beriliyu diametrom menshe 1 milimetra sho levituye vseredini pristroyu yakij nazivayetsya pastka Penninga Zovnishnij elektron kozhnogo iona diye yak krihitnij i vikoristovuyetsya yak kubit kvantovij ekvivalent 1 abo 0 u zvichajnomu komp yuteri V eksperimenti porivnyalnogo analizu fiziki vikoristovuvali lazerni promeni dlya oholodzhennya ioniv majzhe do absolyutnogo nulya Potim akuratno pidibrani mikrohvilovi ta lazerni impulsi zmusili kubiti vzayemodiyati imituyuchi kvantovu povedinku materialiv duzhe vazhkih dlya vivchennya inshimi zasobami v laboratoriyi Hocha zovni ci dvi sistemi mozhut zdavatisya neshozhimi yih povedinka sproektovana matematichno identichno Takim chinom simulyatori dozvolyayut doslidnikam zminyuvati parametri yaki nemozhlivo zminiti v prirodnih tverdih rechovinah taki yak period kristalichnoyi gratki ta geometriya Fridenauer ta in adiabatichno manipulyuvali 2 spinami pokazuyuchi yih podil na feromagnitnij ta antiferomagnitnij stani Kim ta in rozshirili kvantovij simulyator na zahoplenih ionah do 3 spiniv iz globalnimi antiferomagnitnimi vzayemodiyami Izinga sho mistyat nasichennya ta pokazuyut zv yazok mizh nasichennyam ta zaplutanistyu a Islam ta in vikoristovuvali adiabatichne kvantove modelyuvannya shob prodemonstruvati zagostrennya fazovogo perehodu mizh paramagnitnim ta feromagnitnim vporyadkuvannyam oskilki kilkist spiniv zrostala z 2 do 9 Barrejro ta in stvoriv cifrovij kvantovij simulyator vzayemodiyuchih spiniv z do 5 zahoplenimi ionami shlyahom zcheplennya z vidkritim rezervuarom a Lanon ta in prodemonstruvali cifrove kvantove modelyuvannya z do 6 ionami Islam ta in prodemonstruvali adiabatichne kvantove modelyuvannya poperechnoyi modeli Izinga zi zminnimi velikimi diapazonami vzayemodij azh do 18 spiniv ioniv sho utrimuyutsya demonstruyuchi kontrol rivnya rozladiv spinu shlyahom regulyuvannya diapazonu antiferomagnitnoyi vzayemodiyi Britton ta in vid NIST eksperimentalno ociniv vzayemodiyi Izinga v sistemi z soten kubitiv dlya doslidzhen kvantovogo magnetizmu Pagano ta in Povidomili pro novu kriogennu sistemu zahoplennya ioniv priznachenu dlya trivalogo zberigannya velikih ionnih lancyugiv demonstruyuchi kogerentnu operaciyu z odnim i dvoma kubitami dlya lancyugiv do 44 ioniv Simulyatori na ultraholodnih atomahBagato eksperimentiv z en ye prikladami kvantovih simulyatoriv Syudi vhodyat eksperimenti sho vivchayut en abo fermioni v en unitarnij gaz Fermi atom Ridberga v optichnomu pinceti Spilnoyu nitkoyu cih eksperimentiv ye mozhlivist realizaciyi zagalnih gamiltonianiv takih yak Gabbardiv gamiltonian abo gamiltonianpoperechnogo polya Izinga Osnovni cili cih eksperimentiv vklyuchayut viyavlennya nizkotemperaturnih faz abo vidstezhennya nerivnovazhnoyi dinamiki dlya riznih modelej problemi yaki teoretichno ta chiselno nerozv yazni V inshih eksperimentah realizovani modeli kondensovanoyi rechovini v stanah yaki vazhko abo nemozhlivo realizuvati za dopomogoyu zvichajnih materialiv takih yak en ta model Harpera Hofshtadtera Nadprovidni kubitiKvantovi simulyatori sho vikoristovuyut en podilyayutsya na dvi osnovni kategoriyi Po pershe tak zvani en viznachayut osnovni stani pevnih gamiltonianiv pislya adiabatichnogo spusku Cej pidhid inodi nazivayut en Po druge bagato sistem nasliduyut konkretni gamiltoniani i vivchayut yih vlastivosti osnovnogo stanu kvantovi fazovi perehodi abo dinamiku chasu Kilka vazhlivih ostannih rezultativ vklyuchayut realizaciyu izolyatora Motta v privodno disipativnij ta doslidzhennya fazovih perehodiv u reshitkah nadprovidnih rezonatoriv spoluchenih z kubitami Div takozh en PrimitkiJohnson Tomi H Clark Stephen R Jaksch Dieter 2014 What is a quantum simulator EPJ Quantum Technology 1 10 arXiv 1405 2831 doi 10 1140 epjqt10 Newman Michael E Newman 2 travnya 2012 NIST Arhiv originalu za 27 serpnya 2016 Procitovano 22 lyutogo 2013 Britton Joseph W Sawyer Brian C Keith Adam C Wang C C Joseph Freericks James K Uys Hermann Biercuk Michael J Bollinger John J 2012 PDF Nature 484 7395 489 92 arXiv 1204 5789 Bibcode 2012Natur 484 489B doi 10 1038 nature10981 PMID 22538611 Arhiv originalu PDF za 5 Travnya 2015 Procitovano 6 Kvitnya 2021 Note This manuscript is a contribution of the US National Institute of Standards and Technology and is not subject to US copyright Manin Yu I 1980 Computable and Noncomputable ros Sov Radio s 13 15 Arhiv originalu za 10 travnya 2013 Procitovano 4 bereznya 2013 Feynman Richard 1982 Simulating Physics with Computers International Journal of Theoretical Physics 21 6 7 467 488 Bibcode 1982IJTP 21 467F CiteSeerX 10 1 1 45 9310 doi 10 1007 BF02650179 Lloyd S 1996 Universal quantum simulators Science 273 5278 1073 8 Bibcode 1996Sci 273 1073L doi 10 1126 science 273 5278 1073 PMID 8688088 Dorit Aharonov Amnon Ta Shma 2003 Adiabatic Quantum State Generation and Statistical Zero Knowledge arXiv quant ph 0301023 Berry Dominic W Graeme Ahokas Richard Cleve Sanders Barry C 2007 Efficient quantum algorithms for simulating sparse Hamiltonians Communications in Mathematical Physics 270 2 359 371 arXiv quant ph 0508139 Bibcode 2007CMaPh 270 359B doi 10 1007 s00220 006 0150 x Childs Andrew M 2010 On the relationship between continuous and discrete time quantum walk Communications in Mathematical Physics 294 2 581 603 arXiv 0810 0312 Bibcode 2010CMaPh 294 581C doi 10 1007 s00220 009 0930 1 Kliesch M Barthel T Gogolin C Kastoryano M Eisert J 12 veresnya 2011 Dissipative Quantum Church Turing Theorem Physical Review Letters 107 12 120501 arXiv 1105 3986 Bibcode 2011PhRvL 107l0501K doi 10 1103 PhysRevLett 107 120501 PMID 22026760 Nature Physics Insight Quantum Simulation 4 Lipnya 2017 u Wayback Machine Nature com April 2012 Cirac J Ignacio Zoller Peter 2012 Goals and opportunities in quantum simulation PDF Nature Physics 8 4 264 266 Bibcode 2012NatPh 8 264C doi 10 1038 nphys2275 nedostupne posilannya Friedenauer A Schmitz H Glueckert J T Porras D Schaetz T 27 lipnya 2008 Simulating a quantum magnet with trapped ions Nature Physics 4 10 757 761 Bibcode 2008NatPh 4 757F doi 10 1038 nphys1032 Kim K Chang M S Korenblit S Islam R Edwards E E Freericks J K Lin G D Duan L M Monroe C June 2010 Quantum simulation of frustrated Ising spins with trapped ions Nature 465 7298 590 593 Bibcode 2010Natur 465 590K doi 10 1038 nature09071 PMID 20520708 Islam R Edwards E E Kim K Korenblit S Noh C Carmichael H Lin G D Duan L M Joseph Wang C C Freericks J K Monroe C 5 lipnya 2011 Onset of a quantum phase transition with a trapped ion quantum simulator Nature Communications 2 1 377 arXiv 1103 2400 Bibcode 2011NatCo 2E 377I doi 10 1038 ncomms1374 PMID 21730958 Barreiro Julio T Muller Markus Schindler Philipp Nigg Daniel Monz Thomas Chwalla Michael Hennrich Markus Roos Christian F Zoller Peter Blatt Rainer 23 lyutogo 2011 An open system quantum simulator with trapped ions Nature 470 7335 486 491 arXiv 1104 1146 Bibcode 2011Natur 470 486B doi 10 1038 nature09801 PMID 21350481 Lanyon B P Hempel C Nigg D Muller M Gerritsma R Zahringer F Schindler P Barreiro J T Rambach M Kirchmair G Hennrich M Zoller P Blatt R Roos C F 1 veresnya 2011 Universal Digital Quantum Simulation with Trapped Ions Science 334 6052 57 61 arXiv 1109 1512 Bibcode 2011Sci 334 57L doi 10 1126 science 1208001 PMID 21885735 Islam R Senko C Campbell W C Korenblit S Smith J Lee A Edwards E E Wang C C J Freericks J K Monroe C 2 travnya 2013 Emergence and Frustration of Magnetism with Variable Range Interactions in a Quantum Simulator Science 340 6132 583 587 arXiv 1210 0142 Bibcode 2013Sci 340 583I doi 10 1126 science 1232296 PMID 23641112 Britton Joseph W Sawyer Brian C Keith Adam C Wang C C Joseph Freericks James K Uys Hermann Biercuk Michael J Bollinger John J 25 kvitnya 2012 Engineered two dimensional Ising interactions in a trapped ion quantum simulator with hundreds of spins Nature 484 7395 489 492 arXiv 1204 5789 Bibcode 2012Natur 484 489B doi 10 1038 nature10981 PMID 22538611 Pagano G Hess P W Kaplan H B Tan W L Richerme P Becker P Kyprianidis A Zhang J Birckelbaw E Hernandez M R Wu Y Monroe C 9 zhovtnya 2018 Cryogenic trapped ion system for large scale quantum simulation Quantum Science and Technology 4 1 014004 arXiv 1802 03118 doi 10 1088 2058 9565 aae0fe Bloch Immanuel Dalibard Jean Nascimbene Sylvain 2012 Quantum simulations with ultracold quantum gases Nature Physics 8 4 267 276 Bibcode 2012NatPh 8 267B doi 10 1038 nphys2259 Gross Christian Bloch Immanuel 8 veresnya 2017 Quantum simulations with ultracold atoms in optical lattices Nature 357 6355 995 1001 doi 10 1126 science aal3837 PMID 28883070 Jotzu Gregor Messer Michael Desbuquois Remi Lebrat Martin Uehlinger Thomas Greif Daniel Esslinger Tilman 13 listopada 2014 Experimental realization of the topological Haldane model with ultracold fermions Nature 515 7526 237 240 arXiv 1406 7874 doi 10 1038 nature13915 PMID 25391960 Simon Jonathan 13 listopada 2014 Magnetic fields without magnetic fields Nature 515 7526 202 203 doi 10 1038 515202a PMID 25391956 Zhang Dan Wei Zhu Yan Qing Zhao Y X Yan Hui Zhu Shi Liang 29 bereznya 2019 Topological quantum matter with cold atoms Advances in Physics 67 4 253 402 arXiv 1810 09228 doi 10 1080 00018732 2019 1594094 Alberti Andrea Robens Carsten Alt Wolfgang Brakhane Stefan Karski Michal Reimann Rene Widera Artur Meschede Dieter 6 travnya 2016 Super resolution microscopy of single atoms in optical lattices New Journal of Physics angl 18 5 053010 doi 10 1088 1367 2630 18 5 053010 ISSN 1367 2630 Robens Carsten Brakhane Stefan Meschede Dieter Alberti A 18 veresnya 2016 Quantum Walks with Neutral Atoms Quantum Interference Effects of One and Two Particles Laser Spectroscopy WORLD SCIENTIFIC s 1 15 arXiv 1511 03569 doi 10 1142 9789813200616 0001 ISBN 978 981 320 060 9 procitovano 25 travnya 2020 Paraoanu G S 4 kvitnya 2014 Recent Progress in Quantum Simulation Using Superconducting Circuits Journal of Low Temperature Physics 175 5 6 633 654 arXiv 1402 1388 doi 10 1007 s10909 014 1175 8 Ma Ruichao Saxberg Brendan Owens Clai Leung Nelson Lu Yao Simon Jonathan Schuster David I 6 lyutogo 2019 A dissipatively stabilized Mott insulator of photons Nature 566 7742 51 57 arXiv 1807 11342 doi 10 1038 s41586 019 0897 9 PMID 30728523 Fitzpatrick Mattias Sundaresan Neereja M Li Andy C Y Koch Jens Houck Andrew A 10 lyutogo 2017 Observation of a Dissipative Phase Transition in a One Dimensional Circuit QED Lattice Physical Review X 7 1 011016 arXiv 1607 06895 doi 10 1103 PhysRevX 7 011016 PosilannyaOnline Web based Quantum Computer Simulator University Of Patras Wire Communications Laboratory 8 bereznya 2012 u Wayback Machine

Дата публікації:
Топ