.Physicists produce symmetry-protected Majorana edge modes on quantum computer
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.Physicists produce symmetry-protected Majorana edge modes on quantum computer
물리학자들은 양자 컴퓨터에서 대칭 보호 마조라나 에지 모드를 생성합니다
구글 양자 AI 초전도 큐비트 체인에서 아티스트가 묘사한 Majorana 에지 모드. 크레딧: Google Quantum AI NOVEMBER 30, 2022
-Google Quantum AI의 물리학자들은 양자 컴퓨터를 사용하여 양자 계산을 저하시킬 수 있는 환경 교란에 더 탄력적인 유형의 유효 입자를 연구했습니다. 마조라나 에지 모드(Majorana edge mode)로 알려진 이러한 효과적인 입자는 물 분자의 집단 운동에서 형성되는 파도와 같이 여러 개별 입자의 집단 여기 결과로 형성됩니다. Majorana 에지 모드는 환경의 노이즈로부터 깨지기 쉬운 양자 상태를 보호할 수 있는 특별한 대칭을 나타내기 때문에 양자 컴퓨팅 응용 프로그램에서 특히 중요합니다.
-응집 물질 물리학자 필립 앤더슨(Philip Anderson )은 "물리학이 대칭에 대한 연구라고 말하는 것은 약간 과장된 것일 뿐입니다."라고 말했습니다. 실제로, 물리적 현상 과 근본적인 대칭과의 관계를 연구하는 것은 수세기 동안 물리학의 주요 추진력이었습니다. 대칭은 시스템이 겪을 수 있는 변환(예: 미러를 통한 변환, 회전 또는 반전)에 대한 간단한 진술이며 변경되지 않은 상태로 유지됩니다. 문제를 단순화하고 기본 물리 법칙을 설명할 수 있습니다. 그리고 새로운 연구에서 보여지듯이, 대칭성은 언뜻 보기에 냉혹한 양자 결맞음 과정을 방지할 수도 있습니다.
-양자 컴퓨터에서 계산을 실행할 때 우리는 일반적으로 컴퓨터의 양자 비트 또는 "큐비트"가 단일의 순수한 양자 상태에 있기를 원합니다. 그러나 결맞음은 외부 전기장 또는 기타 환경 소음 이 이러한 상태를 다른 상태와 뒤섞어 바람직하지 않은 상태를 생성함으로써 이러한 상태를 방해할 때 발생합니다. 상태에 특정 대칭이 있는 경우 이를 분리하여 특수 대칭이 없는 다른 상태와 혼합할 수 없는 안정성의 섬을 효과적으로 만들 수 있습니다. 이러한 방식으로 노이즈는 더 이상 대칭 상태를 다른 상태와 연결할 수 없기 때문에 상태의 일관성을 유지할 수 있습니다.
2000년 물리학자 Alexei Kitaev는 대칭 보호 양자 상태를 생성하는 간단한 모델을 고안했습니다. 이 모델은 페르미온이라고 하는 상호 연결된 입자 사슬로 구성되었습니다. 두 개의 효과적인 입자가 사슬의 끝에 나타나는 방식으로 연결될 수 있습니다. 그러나 이것들은 일반적인 입자가 아니었습니다. 그것들은 공간에서 비편재화되었고 각각 사슬의 양쪽 끝에서 동시에 나타났습니다. 이들은 MEM(Majorana Edge Mode)이었습니다. 두 모드는 소위 패리티 변환에서 분명히 다른 동작을 했습니다. 하나의 모드는 이 변환에서 동일하게 보이므로 상태의 대칭이었습니다. 다른 하나는 빼기 기호를 선택했습니다. 이 두 상태 사이의 패리티 차이는 많은 외부 노이즈 소스(즉, 패리티 대칭도 있는 노이즈 소스)에 의해 혼합될 수 없음을 의미합니다. Google의 Xiao Mi, Pedram Roushan, Dima Abanin 및 동료들은 Science 에 발표된 "Noise-resilient Majorana edge modes on a chain of superconducting qubits"라는 제목 의 새 논문에서 처음으로 초전도 큐비트로 이러한 MEM을 실현 했습니다. 그들은 Kitaev가 고려한 모델을 양자 컴퓨터에서 실현할 수 있는 모델인 1D kicked-Ising 모델로 매핑하기 위해 Jordan-Wigner 변환이라는 수학적 변환을 사용했습니다. 이 모델은 1D 체인의 각 큐비트를 가장 가까운 두 큐비트 각각에 연결하여 인접한 큐비트가 서로 상호 작용하도록 합니다. 그런 다음 "킥"이 주기적으로 체인을 방해합니다.
Mi와 그의 동료들은 에지 큐비트의 동작을 체인 중간에 있는 것과 비교하여 MEM의 서명을 찾았습니다. 중간에 있는 큐비트의 상태는 빠르게 분리되는 반면 가장자리에 있는 큐비트의 상태는 훨씬 더 오래 지속되었습니다. Mi는 이것이 "외부 결맞음에 대한 MEM의 탄력성에 대한 예비 표시"라고 말했습니다. 그런 다음 팀은 MEM의 노이즈 복원력에 대한 일련의 체계적인 연구를 수행했습니다. 첫 번째 단계로 시스템의 다양한 양자 상태에 해당하는 에너지를 측정하고 Kitaev 모델의 교과서 예와 정확히 일치하는 것을 관찰했습니다. 특히, 그들은 체인의 반대쪽 끝에 있는 두 개의 MEM이 시스템 크기가 커짐에 따라 혼합하기가 기하급수적으로 더 어렵다는 것을 발견했습니다. 이는 Kitaev 모델의 특징입니다. 다음으로 팀은 양자 회로의 제어 작업에 저주파 노이즈를 추가하여 시스템을 교란했습니다.
그들은 MEM이 대칭이 없는 다른 일반적인 에지 모드와 뚜렷하게 대조되는 그러한 섭동에 면역이 있음을 발견했습니다. 놀랍게도 팀은 MEM이 Ising 모델 의 대칭성 을 깨뜨리는 일부 노이즈에도 탄력적이라는 사실을 발견했습니다 . 이는 MEM을 시스템에서 가능한 다른 여기로 변경하는 데 필요한 큰 에너지 비용으로 인해 발생하는 "예열화"라는 메커니즘 때문입니다. 마지막으로 팀은 MEM의 전체 파동함수를 측정했습니다.
그렇게 하려면 체인의 양쪽 끝에 있는 다양한 수의 큐비트 상태를 동시에 측정해야 했습니다. 여기에서 그들은 또 다른 놀라운 발견을 했습니다. 측정에 포함된 큐비트 수에 관계없이 붕괴 시간은 동일했습니다. 즉, 최대 12큐비트를 포함하는 측정값도 단 1 큐비트 의 측정값과 동일한 시간 척도에서 감소했습니다 . 이것은 노이즈가 있는 경우 더 큰 양자 관측 가능 항목이 더 빨리 붕괴된다는 직관적인 기대와 상반되며 MEM의 집단적 특성과 노이즈 복원력을 더욱 강조했습니다.
Mi와 Roushan은 미래에 대칭 보호 양자 게이트를 활성화하기 위해 MEM을 사용할 수 있을 것이라고 믿습니다. 그들의 작업은 MEM이 저주파 잡음과 작은 오류 모두에 둔감하다는 것을 보여주므로 양자 프로세서에서 보다 강력한 게이트를 만드는 유망한 경로입니다. 연구원들은 이러한 MEM 경험의 보호 수준을 지속적으로 개선하여 양자 컴퓨터의 결맞음에 맞서 싸우는 데 사용되는 일부 주요 기술과 경쟁할 수 있기를 바랍니다. Abanin은 "향후 작업에 대한 핵심 질문은 이러한 기술을 확장하여 활성 오류 수정 코드에 필적하는 보호 수준을 달성할 수 있는지 여부입니다."라고 말합니다.
추가 정보: X. Mi et al, 초전도 큐비트 체인의 노이즈 복원 에지 모드, Science (2022). DOI: 10.1126/science.abq5769 저널 정보: 과학 Google Quantum AI 제공
https://phys.org/news/2022-11-physicists-symmetry-protected-majorana-edge-modes.html
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메모 2212010632 나의 사고실험 oms 스토리텔링
물리학이 대칭에 대한 연구라고 말하는 것은 약간 과장된 것일까? 실제로, 물리적 현상 과 근본적인 대칭과의 관계를 연구하는 것은 수세기 동안 물리학의 주요 과제이였다.
샘플a.oms에서도 나타나는 대칭은 시스템이 겪을 수 있는 변환(예: 미러를 통한 변환, 회전 또는 반전)에 대한 간단한 진술이며 변경되지 않은 상태로 유지된다. 문제를 단순화하고 기본 물리 법칙을 설명할 수 있다. 그리고 새로운 연구에서 보여지듯이, 대칭성은 언뜻 보기에 냉혹한 양자 결맞음 패턴들을 방지할 수도 있다. 샘플b.poms의 결맞음 패턴은 찾고자한 보석같은 소수 양자를 구할 수 없게 한다.
우리는 양자 컴퓨터에서 계산을 실행할 때 우리는 일반적으로 컴퓨터의 양자 비트 또는 "큐비트"가 단일의 순수한 양자 상태에 있기를 원한다. 허허.
Samplea.oms (standard)
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.Mysterious Astronomical Signal Is Black Hole Jet Pointing Straight Toward Earth
신비한 천문 신호는 블랙홀 제트가 지구를 향해 똑바로 향하고 있다는 것입니다
주제:천문학천체물리학블랙홀버밍엄 대학교 By 버밍엄 대학교 2022년 11월 30일 스타 스파게티화 블랙홀 이 애니메이션은 '조석 붕괴 사건' 동안 초대질량 블랙홀에 빨려 들어가 스파게티화를 경험하는 별을 묘사합니다. 천문학자 팀은 ESO의 초대형 망원경과 ESO의 신기술 망원경의 도움으로 수행된 새로운 연구에서 블랙홀이 별을 집어삼킬 때 외부로 강력한 물질 폭발을 일으킬 수 있음을 발견했습니다. 신용: ESO/M. 콘메서
천문학자들은 우주의 중간 지점에서 나타나는 매우 밝은 X선, 광학 및 무선 신호의 소스를 확인했습니다. AT 2022cmc로 명명된 이 신호는 올해 초 캘리포니아의 Zwicky Transient Facility에서 발견되었습니다. Nature Astronomy 에 오늘(11월 30일) 발표된 연구 결과는 이것이 빛의 속도에 가까운 속도로 초거대질량 블랙홀 에서 튀어나온 물질 제트에서 나온 것일 가능성이 있음을 시사합니다 . MIT 와 버밍엄 대학의 연구원을 포함한 팀 은 제트기가 갑자기 근처의 별을 삼키기 시작한 블랙홀 의 산물이며 그 과정에서 엄청난 양의 에너지를 방출한다고 믿고 있습니다. 그들의 발견은 초대형 블랙홀이 어떻게 먹이를 먹고 성장하는지에 대한 새로운 빛을 비출 수 있습니다.
Zwicky 임시 시설 Zwicky Transient Facility는 남부 캘리포니아의 Palomar Observatory에 있는 Samuel Oschin 망원경에 장착된 최첨단 광시야 카메라를 사용하여 하늘을 스캔합니다. 출처: Palomar Observatory/Caltech
천문학자들은 통과하는 별이 블랙홀의 기조력에 의해 산산이 부서지는 다른 " 조석 붕괴 사건 " 또는 TDE를 관찰했습니다. 그러나 AT 2022cmc는 지금까지 발견된 어떤 TDE보다 밝으며 약 85억 광년 떨어져 있으며 지금까지 발견된 TDE 중 가장 멀리 떨어져 있습니다. 연구팀은 칠레에 있는 유럽 남부 천문대의 초대형 망원경 을 이용해 AT 2022cmc까지의 거리를 측정했다 . 버밍엄 대학교 부교수인 Matt Nicholl 박사는 다음과 같이 말했습니다. 그러나 우리는 또한 이 사건이 발생한 은하계에서 약간의 빛 흡수를 보았습니다. 이 흡수선은 더 붉은 파장 쪽으로 크게 이동하여 이 은하는 우리가 예상했던 것보다 훨씬 더 멀리 떨어져 있음을 알려줍니다!”
매우 큰 망원경 칠레 아타카마 사막의 파라날 천문대에 있는 초거대망원경(VLT). 크레딧: A. Ghizzi Panizza/ESO
어떻게 그렇게 멀리 떨어져 있는 사건이 우리 하늘에서 그렇게 밝게 나타날 수 있습니까? 팀은 블랙홀의 제트가 지구를 직접 향하고 있을 수 있으며 제트가 다른 방향을 향하고 있을 때보다 신호가 더 밝게 나타날 수 있다고 말합니다. 그 효과는 "도플러 부스팅"이며 지나가는 사이렌의 증폭된 소리와 유사합니다. AT 2022cmc는 지금까지 감지된 네 번째 도플러 부스트 TDE이며 2011년 이후 처음으로 관찰된 이벤트입니다. 또한 광학 하늘 조사를 사용하여 발견된 최초의 부스트 TDE이기도 합니다.
앞으로 몇 년 동안 더 강력한 망원경이 가동됨에 따라 그들은 더 많은 TDE를 공개할 것입니다. 이를 통해 초대형 블랙홀이 어떻게 성장하고 주변 은하를 형성하는지 밝힐 수 있습니다. AT 2022cmc의 초기 발견에 이어 팀은 국제 우주 정거장에서 작동하는 X선 망원경인 Neutron star Interior Composition ExplorerR(NICER)를 사용하여 신호에 집중했습니다. NASA의 NICER 중앙에 있는 NASA의 NICER(Neutron star Interior Composition Explorer)는 국제 우주 정거장에 있는 X선 망원경입니다. 크레딧: NASA
이 연구의 첫 번째 저자인 Dheeraj "DJ" Pasham은 이렇게 회상합니다. "그런 다음 우리는 그것을 X-선 망원경으로 보았고, 우리가 발견한 것은 소스가 가장 강력한 감마선 폭발 잔광보다 100배 더 강력하다는 것입니다." 일반적으로 하늘에서 발생하는 이러한 밝은 섬광은 감마선 폭발(gamma-ray bursts), 즉 거대한 별의 붕괴에서 분출되는 극단적인 X선 방출 제트입니다. 감마선 버스트 비교 분석은 버밍엄 대학 조교수인 벤자민 곰퍼츠 박사가 주도했다. "감마선 폭발은 이와 같은 사건의 일반적인 용의자입니다."라고 그는 말했습니다. “그러나 그것들이 아무리 밝아도 붕괴하는 별이 낼 수 있는 빛은 그 정도밖에 되지 않습니다. AT 2022cmc는 매우 밝고 오래 지속되었기 때문에 진정으로 거대한 무언가, 즉 초거대질량 블랙홀이 그것에 동력을 공급하고 있음이 틀림없다는 것을 알았습니다.”
-극단적인 X선 활동은 파쇄된 별이 블랙홀로 떨어질 때 파편의 소용돌이를 생성하는 "극단적인 강착 에피소드"에 의해 추진되는 것으로 여겨집니다. 실제로 팀은 AT 2022cmc의 X선 광도가 이전에 감지된 3개의 TDE보다 밝긴 하지만 비슷하다는 것을 발견했습니다. Pasham은 "아마도 매년 태양 질량의 절반에 해당하는 속도로 별을 삼키고 있을 것"이라고 추정합니다. "이러한 조수 붕괴는 초기에 많이 발생하며 블랙홀이 별을 먹기 시작한 지 1주일 이내에 초기에 이 이벤트를 바로 잡을 수 있었습니다." 공동 저자인 Matteo Lucchini는 "앞으로 이러한 TDE가 더 많이 나올 것으로 기대합니다."라고 덧붙였습니다. "그렇다면 마침내 우리는 블랙홀이 정확히 어떻게 이 극도로 강력한 제트를 발사하는지 말할 수 있을 것입니다."
참조: "우주 블랙홀에 의한 별의 분열에 따른 상대론적 제트의 탄생" 2022년 11월 30일, Nature Astronomy . DOI: 10.1038/s41550-022-01820-x 이 논문에 기여한 다른 버밍햄 과학자들은 Graham Smith 박사, Samantha Oates 박사, 박사 연구원 Aysha Aamer, Evan Ridley 및 Xinyue Sheng입니다.
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메모 2212010713 나의 사고실험 oms 스토리텔링
극단적인 X선 활동은 파쇄된 별이 블랙홀로 떨어질 때 파편의 소용돌이를 생성하는 "극단적인 강착 에피소드"에 의해 추진되는 것으로 여겨진다. 이들은2개의 vixer소스에 의해 샘플b.qoms에서 중첩현상으로 생겨났을 가능성이 매우높다. 허허.
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zxezybzyy
bddbcbdca
-Extreme X-ray activity is believed to be driven by "extreme accretion episodes" that create whirlpools of debris as a shredded star falls into a black hole. In fact, the team found that AT 2022cmc's X-ray luminosity was comparable to, but brighter than, three previously detected TDEs. Pasham estimates that "it's probably swallowing stars at half the mass of the Sun each year." "Such tidal collapse happens a lot early on, and we were able to rectify this event early, within a week after the black hole started eating the star." Co-author Matteo Lucchini added, “We expect to see more such TDEs in the future.” "Then we might finally be able to tell how exactly black holes fire these extremely powerful jets."
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memo 2212010713 my thought experiment oms storytelling
The extreme X-ray activity is believed to be driven by "extreme accretion episodes" that create swirls of debris as the shredded star falls into the black hole. These are very likely to have been created as an overlapping phenomenon in the sample b.qoms by the two vixer sources. haha.
Samplea.oms (standard)
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