.Implementing topologically ordered time crystals on quantum processors

mss(magic square system)master:jk0620
http://blog.naver.com/mssoms
http://jl0620.blogspot.com
https://www.facebook.com/junggoo.lee.54

.Implementing topologically ordered time crystals on quantum processors

양자 프로세서에 위상적으로 정렬된 시간 결정 구현

time crystal generated

양자 프로세서에 위상적으로 정렬된 시간 결정 구현

Tejasri Gururaj, Phys.org 제공 시간-이동 대칭 깨짐. 출처: Nature Communications (2024). DOI: 10.1038/s41467-024-53077-9 November 9, 2024

Nature Communications 에 게재된 새로운 연구에서 과학자들은 최초로 양자 프로세서에 위상적으로 정렬된 시간 결정을 구현했습니다. 이는 시간 결정이 전통적으로 위상적 질서와 결합하기 어려웠기 때문에 양자 기술 의 새로운 시대를 알립니다 . 그러나 이러한 조합을 달성하면 시스템에 안정성과 견고성이 추가되어 양자 컴퓨팅 애플리케이션에 필요한 요건이 충족됩니다.

시간 결정은 과학에 대한 최근의 소개로, 이 아이디어는 2012년 노벨상 수상자 프랭크 윌체크가 처음 제안했습니다. 이는 지속적인 외부 에너지원이 필요 없이 자연스럽게 상태 간에 진동할 수 있는 양자 시스템입니다. 간단히 말해서, 시간 결정은 일반적인 결정(예: 다이아몬드)이 공간적으로 배열되는 방식과 달리 원자가 시간적으로 주기적으로 배열된 유형의 물질입니다.

이 시스템은 진동하는 동안 항상 가장 낮은 에너지 상태, 즉 지상 수준에 머물러 있습니다. 시간 결정은 2017년에 실험적으로 확인되었으며 다양한 양자 기술에 잠재적으로 적용될 수 있습니다. 시간 결정에서 위상적 질서 또는 글로벌 질서를 달성하는 것은 동적 특성으로 인해 어려울 수 있습니다. 연구팀은 위상적으로 정렬된 시간 결정을 보여줌으로써 이 격차를 메우는 것을 목표로 했습니다.

Phys.org는 Liang Xiang 박사, Wenjie Jiang, Zehang Bao, Qiujiang Guo 조교수, Zhejiang University의 Haohua Wang 교수, Tsinghua University의 Dong-Ling Deng 부교수 등 연구를 뒷받침하는 일부 연구원들과 이야기를 나눴습니다.

위상적으로 정렬된 시간 결정을 생명으로 만드는 과정에 대해 연구자들은 " 이론 물리학자 와 실험팀의 협업이 이 아름다운 프로젝트를 실현합니다. 목표는 주기적으로 구동되는 시스템에서 위상적 질서에 대한 이해를 발전시키는 것입니다."라고 말했습니다. 시간 결정의 독특성 시간 결정은 시간-이동 대칭성 붕괴라고 불리는 것을 보인다. 시간 이동은 시스템의 상태가 시간에 따라 변하지 않는 시스템의 속성이다.

시간 결정의 경우, 시간 결정은 주기적으로 다른 상태 사이를 진동하기 때문에 이 대칭성은 깨집니다. 시간 결정을 독특하게 만드는 것은 에너지 소산 없이 시간에 따라 주기적인 운동을 보일 수 있다는 것입니다. 하지만 이는 보존법을 위반하지 않습니다. 초기 푸시를 받은 후, 시스템은 구동력보다 낮은 주파수에서 진동하기 시작합니다. 진동은 많은 신체의 상호 작용으로 인해 자체적으로 유지되며, 집단적이고 동기화된 진동을 생성합니다. 평형이 없기 때문에 기본 상태에서도 무한정 운동을 유지할 수 있습니다. 이러한 대칭성 붕괴는 시간 결정의 독특성을 드러내는 비평형 물질의 한 형태입니다. 위상적 순서 시스템은 지역적 속성과 전역적 속성의 두 가지 유형을 통해 특성화될 수 있습니다.

국소적 속성은 시스템 내의 특정 환경이나 위치에 따라 달라지는 속성입니다. 예를 들어, 원자의 스핀이나 자기 모멘트가 있습니다. 반면에 글로벌 속성은 전체 시스템에 따라 달라집니다. 이러한 속성은 범위가 짧은 로컬 속성에 비해 장거리입니다. 글로벌 속성의 예로는 초전도성이 있습니다. 위상적 질서는 국소적 교란이나 노이즈로 설명되지 않는 시스템의 글로벌 속성 유형입니다.

이는 시스템 내의 장거리 얽힘의 결과로 나타나며, 이는 시스템의 한 부분에서의 변화가 시스템의 다른 부분에 영향을 미칠 수 있음을 의미합니다. 양자 컴퓨터는 환경의 오류나 노이즈에 매우 취약합니다. 이는 시스템과 상호 작용하여 일관성을 잃을 수 있습니다. 즉, 시스템은 더 이상 양자 시스템 의 핵심 특징인 중첩과 얽힘을 유지할 수 없습니다 .

위상적 질서는 국소적 교란에 대해 안정적이므로 위상적 양자 컴퓨팅에 관심을 갖고 있습니다. 시간 결정에 위상적 질서를 도입하는 데 있어서의 과제는 그들의 역동적인 특성입니다. 위상적 질서는 안정성과 평형 상태를 필요로 하는데, 시간 결정은 그것을 보여주지 않습니다. 프로그래밍 가능한 초전도 큐비트 연구자들은 2차원 정사각형 격자에 배열된 18개의 프로그래밍 가능한 초전도 트랜스몬 큐비트를 사용하여 프로세서를 설정했습니다.

이 큐비트는 다른 큐비트보다 더 안정적입니다. 정사각형 격자는 큐비트 상호 작용을 용이하게 하며, 이는 양자 알고리즘과 오류 수정(노이즈 감소)에 필요한 얽힘을 생성하는 데 도움이 됩니다. 연구원들은 자신들의 설정의 핵심 특징인 표면 코드를 강조했습니다. "표면 코드는 양자 오류 수정을 위한 가장 성공적인 모델 중 하나일 뿐만 아니라 이국적인 위상적 순서 위상도 지원합니다. 저장 대학의 실험팀이 개발한 양자 프로세서는 자연스럽게 표면 코드 모델에 적합합니다."

"이것은 이런 이해하기 힘든 위상적 질서 상태를 탐구하고 잠재적으로 평형 시스템에서 비평형 시스템으로 경계를 확장하는 데 이상적인 시험대가 됩니다."라고 그들은 설명했습니다. 그들의 프로세서는 700개의 회로 층의 깊이를 가지고 있으며 2,300개의 단일 큐비트 게이트와 1,400개의 2큐비트 게이트를 실행할 수 있습니다. 이는 크고 복잡한 계산을 처리할 수 있는 능력을 보여줍니다. 이 플랫폼은 복잡한 시스템을 모델링하는 데 필요한 4체 상호작용도 시뮬레이션할 수 있습니다. 또한, 신경 진화 알고리즘을 사용하여 양자 회로의 최적 구성을 찾았는데, 이를 통해 계산의 효율성과 효과성을 개선할 수 있습니다. 연구원들은 "장수 위상 시간 결정 역학을 관찰하는 엄격한 요구 사항을 충족하기 위해 우리는 최첨단 게이트 충실도와 큐비트 코히어런스 시간을 갖춘 프로세서의 성능을 개선하기 위해 엄청난 노력을 기울였습니다."라고 덧붙였습니다.

견고하고 안정적인 위상적 시간 결정 순서 연구자들은 이 시스템이 소음을 처리할 때에도 구동력의 분수 주파수에서 안정적인 동작을 유지할 수 있다는 것을 발견하여 안정성을 입증했습니다. 이 시스템은 또한 원치 않는 진동 없이 교란된 후에도 안정화되었습니다. 이 시스템은 작은 변동에도 안정을 유지했기 때문에 소음이 많은 환경에서도 작동할 수 있습니다. 더 강한 교란에 직면하면 이 시스템은 시간 결정과 같은 행동을 잃습니다. 연구팀은 이 시스템의 위상적 얽힘이 이론적 예측과 일치한다는 것을 발견했는데, 이는 이 시스템의 속성이 견고하고 잘 정의되어 있음을 시사합니다.

4체 큐비트 상호작용의 경우, 시스템은 높은 정확도로 상호작용을 성공적으로 측정할 수 있습니다. 시스템은 또한 주기적으로 구동되는 양자 상태를 생성하고 검증하여 시간 주기적 동작을 지원할 수 있습니다. 연구자들은 그들의 시스템의 잠재력에 대해 "시스템 크기, 제어 정확도, 코히어런스 시간의 증가로 초전도 프로세서를 통해 과학자들이 자연 물질에서는 접근이 불가능한 더욱 이국적인 비평형 물질 단계를 탐구할 수 있을 것으로 믿는다"고 말했습니다. 그들은 또한 그들의 실험이 동적 애니온 순열과 새로운 비아벨 애니온을 호스팅하는 플로케-풍부한 위상적 질서를 구현하는 데 필요한 모든 구성 요소를 입증했다고 언급합니다. "이러한 비전통적 현상에 대한 관찰은 또한 이국적인 비평형 단계에 대한 우리의 이해를 심화하는 데 중요한 단계가 될 것입니다."라고 그들은 말했습니다.

추가 정보: Liang Xiang et al, Long-lived topological time-crystalline order on a quantum Processor, Nature Communications (2024). DOI: 10.1038/s41467-024-53077-9 저널 정보: Nature Communications

메모 2411110554

위상적으로 장거리 중첩과 얽힘을 가능케 한다.
평형이 없기 때문에 기본 상태에서도 무한정 운동을 유지할 수 있다?
비평형이기 때문에 운동한다? 곱의 msbase의 속도감있는 것이 나타난다. 미적분으로 미세하게 비유클리드 비평형적 2차원 이상의 고차원적인 time.msbase.msoss 분자.양자 결정체 물질을 나타낼 수 있다. 허허.

4차원 시간 결정의 집합체가 msbase.mode이다. 같은 시간에 도달하는 시간의 길이들의 합 magicsum으로 나타나기 때문이다. 어허.

이러한 평형적 대칭성 붕괴, anti_ms는 시간 결정의 독특성을 드러내는 비평형 물질의 한 형태이다. 위상적 순서 시스템은 지역적 속성과 전역적 속성의 두 가지 유형을 통해 특성화될 수 있다.

광역적 특성의 qpeoms 중첩이나 얽힘으로 msbase.zsp_matter.galaxy.system을 나타내고, 지역적 특성으로 qms.nqms.tsp_matter를 만들어낸다. 허허.

May be a graphic of 5 people, floor plan and text

Note 2411110554

Topologically, it enables long-range superposition and entanglement.
Because there is no equilibrium, it can maintain indefinite motion even in the basic state?
Moves because it is nonequilibrium? The speed of the product msbase appears. It can express a high-dimensional time.msbase.msoss molecule. quantum crystal material that is finely non-Euclidean nonequilibrium 2-dimensional or higher. Hehe.

A collection of 4-dimensional time crystals is msbase.mode. This is because it appears as a magicsum of the lengths of time that reach the same time. Hehe.

This equilibrium symmetry breakdown, anti_ms, is a form of nonequilibrium material that reveals the uniqueness of time crystals. Topologically ordered systems can be characterized through two types of local properties and global properties.

Represents msbase.zsp_matter.galaxy.system as a global feature qpeoms superposition or entanglement, and creates qms.nqms.tsp_matter as a local feature. Hehe.

sample qoms (standard)
0000000011=2,0
0000001100
0000001100
0000010010
0001100000
0101000000
0010010000
0100100000
2000000000
0010000001

sample pms (standard)
q0000000000
00q00000000
0000q000000
000000q0000
00000000q00
0000000000q
0q000000000
000q0000000
00000q00000
0000000q000
000000000q0

sample msoss

zxdxybzyz
zxdzxezxz
xxbyyxzz
zybzzfxzy
cadccbcdc
cdbdcbdbb
xzezxdyyx
zxezybzyy
bddbcbdca