开创性实验将IBM最大量子计算机变成量子材料

时间：2022-06-17 09:25:01 来源：

芝加哥大学科学家编写了一个IBM量子计算机，成为一种称为激子冷凝物的材料。

开创性实验可以帮助设计节能材料。

在出版的实体审查研究中出版的一项开创性研究中，一群芝加哥科学家大学宣布他们能够将IBM最大的量子计算机变成量子材料本身。

它们编程了计算机，使得它变成了一种称为激子凝胶的量子材料，其唯一已被证明存在。已经确定了这种缩合物在未来的技术中潜在，因为它们可以通过几乎零损失进行能量。

“这是如此令人兴奋的原因是它表明您可以使用量子计算机作为可编程实验，”James Franck Institueand芝加哥量子交流和专家james Franck Instuteand和专家在分子电子结构中。“这可以作为建立潜在有用量子材料的研讨会。”

几年来，Mazziotti一直在看着世界各地的科学家探索了一种称为激子凝结物的物理学类型。物理学家对这些新型物理国家非常感兴趣，部分原因是过去发现已经塑造了重要技术的发展;例如，一种称为超导体的一个这样的状态形成MRI机器的基础。

虽然Exciton Condensates已经预测了半个世纪以前，但直到最近，没有人能够在实验室中实际做出一项工作，而无需使用极其强大的磁场。但他们迷住科学家，因为他们可以在没有任何损失的情况下运输能量，这是我们所知道的任何其他材料都可以做到的。如果物理学家更好地理解它们，他们可能最终可以形成令人难以置信的节能材料的基础。

“这可以作为建立潜在有用量子材料的研讨会。”

- David Mazziotti教授

为了使激子凝结物，科学家们采取了由颗粒晶格组成的材料，将其冷却至低于-270华氏度，并将其哄骗形成称为激子的粒子对。然后，它们使成对变得缠绕 - 一种量子现象，其中颗粒的束缚在一起。但这一切都如此棘手，科学家们只有能够少时创造激子凝聚力。

“激子凝结物是您可以准备的最量子机械状态之一，”Mazziotti说。这意味着它非常远离科学家习惯于处理的物理学的经典日常属性。

输入量子计算机。IBM使其量子计算机可用于世界各地的人们来测试他们的算法;该公司同意“贷款”是最大的，叫做罗切斯特，为Uchicago进行实验。

研究生Leann Sager和Scott Smart写了一系列算法，使每个罗切斯特的量子位作为激子。Quantum Computer通过纠缠其位，因此一旦电脑有效，整个东西都成为激子凝结物。

“这是一个非常酷的结果，部分原因是我们发现由于电流量子计算机的噪声，冷凝物不会作为单个大冷凝物，但是一系列较小的冷凝水，”Sager说。“我不认为我们中的任何人都会预测。”

Mazziotti表示，该研究表明，量子计算机可能是一个有用的平台，用于研究Exciton凝聚物。

“具有编程量子计算机的能力，以像激子凝胶一样表现为激发器，可以非常有助于鼓励或实现激子凝聚物的潜力，如节能材料，”他说。

除此之外，只能在计算机上编程这种复杂的量子机械状态，标志着重要的科学进步。

因为量子计算机是如此之态，研究人员仍在学习我们可以与他们做的事情的程度。但是我们很久所知道的一件事是有一定的自然现象，几乎不可能在经典计算机上模仿。

“在古典计算机上，您必须在Quantum Mechanics中如此重要的随机性进行编程;但是一台量子计算机在固有地烘烤的那种随机性，“Sager说。“很多系统在纸上工作，但从未被证明过实践。因此，能够表明我们可以真正做到这一点 - 我们可以成功地在量子计算机上成功编程高度相关的状态 - 是独特而令人兴奋的。“

参考：“通过Leann M. Sager，Scott E. Smart和David A. Mazziotti，11月20日，斯科恩·米德拉斯·斯格尔（Scott E. Smazzioti）的leann M. Sager。
10.1103 / physrevresearch.2.043205.

资金：美国，美国军队研究办公室基础能源基础能源能源办公室。

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