미시간 대학 (JQI)에서 이론가와 크리스토퍼 몬로에 의해, 오클랜드의 대학 지도된, 합동 Quantum 학회 연구원은 자기의 양 시뮬레이션에 원자 에 의하여 원자 접근에서 9개의 이온 결정을 사용하여 그리고 조지타운 대학 양 ferromagnet를, 관찰했습니다.
이 새로운 결과는 "덫을 놓은 이온 양 simulator*를 가진 양 상전이의 개시이라고 표제 종이에 있는 성격 커뮤니케이션의 2011 7월 5일, 문제점에서 나타납니다." 이 벤치마킹 실험은 전통적인 계산이 효과 없 또는 불가능하게 되는 모델 시스템의 믿을 수 있는 시뮬레이션을 위한 도로를 포장합니다.
리처드 Feynman 1982년 계획안을 가진 큰 부분에 시작해서, 양 시뮬레이션은 초를 공부하기 위하여 과학자가 지배할 수 있는 양자계를 이용하는 필드, 보다 적게 실험적으로 가능한 양 현상으로 진전했습니다. 한마디로 말하면, 실물대 양 컴퓨터는 아직 존재하지 않으며 고아한 컴퓨터는 수시로 양 문제를 해결할 수 없습니다, 따라서 "양 시뮬레이터"는 복잡한 물자 속성으로 통찰력을 얻기를 위한 매력있는 대안을, 예를 들면 제출합니다.
양 시뮬레이터는 전통적인 컴퓨터를 사용하여 다룰 수 없는 물리학 또는 계산 문제에 해결책을 제공할 수 있습니까? 이 일 연구원에서 이 도전적인 질문을 착수하게 필요한 기반을 닦는 기구를 건축했습니다. 이온 덫치기 실험은 양 정보 기술의 최전선에 있고 시뮬레이션을 위한 이 플래트홈 이상을 만드는 다르게 허약한 양자 상태의 동일 강력한 본질 그리고 통제입니다.
그(것)들은 통과하는 필드 이징 모형에 의해 묘사된대로 명령한 ferromagnet에 양 상전이를, 시뮬레이트하는 어디에서든지 2개에서 9개의 이온으로 한 결정을 사용하여 결과를 제출합니다 (묘사를 위해 숫자를 보십시오). 상전이는 질서 정연 식으로를 생각될 수 있습니다. 예를 들면, 영 섭씨 온도에, 액체 근해 동결 및 작은 물 분자는 정돈되어 있는 결정으로 얼음을 형성하기 위하여 편성합니다. 상전이는 절대 제로 -273 섭씨에 아직도 생길 수 있고, 그러나 열 속성에 의해 제어되지 않습니다. 여기에서, 양자 효과는 지배하고 자기장과 같은 매개변수를 변화할 때 질서 정연의 국가는 갑자기 변경할 수 있습니다.
연구원은 왜 통과하는 필드 이징 모형을 선택했습니까? 물리학에서 수석 저자와 대학원 학생 Rajibul 이슬람교에 따르면, ", 이징 모형은 아마 회전급강하 모형의 가장 간단하, 그럼에도 불구하고 강자성에서 스핀 유리에 있는 격파에 구역 수색하는 물리적 현상의 좋은 묘사, 및 신경 통신망 조차 나타내는 믿어집니다. 우리가 이 모형에 외부 자기장을 추가할 때, 양 속성은 활동하기 시작합니다. 다음 물리학은 됩니다 훨씬 흥미롭게." 과학자의 관점에서, 궁극적인 목표는 그(것)들이 양 자기의 그들의 현재 추적을 포함하여 복잡한 현상의 다른 모형을 시험할지도 모르다 어떤 회전급강하 (자석) 모형든지, 그 같은 설계하기 위한 것입니다.
이 특정한 회전급강하 모형에는 계산 각이 있습니다: 몇몇 케이스를 위해 낮은 에너지 윤곽 또는 기저 상태를 발견하는 것은 "NP 완전한" 문제로 분류됩니다. 문제의 이 고명한 종류는 대중적인 보기가 전통적인 컴퓨터를 사용하여 지도에 다수 도시를 통해서 단거리 발견의 "외판원 문제"인 상태에서 능률적으로, 해결될 수 없습니다. 9개의 이온 회전계의 속성이 산출되는 수 있는 동안, 단은 시스템 특성의 계산이 최신식 계산 기술에 조차 불가능할다 지 그 안에서 빠르게 접근합니다 회전급강하의 수.
결정을 시뮬레이트하기 위하여, 첫번째 목표는 이 특별한 케이스에 해결책이 알려지는 곳에, 강자성 (막대 자석에서 찾아내는 자기의 친밀한 모형) 같이 작고, 간단한 상호 작용을 위한 시뮬레이터를 벤치마킹하기 위한 것입니다. 이슬람교가 밝히는 때, "이와같이 우리는 이론적인 술어가 가능하지 않은." 추가 시뮬레이션에 있는 신뢰가 있어서 좋습니다
실험에서는, 레이저 냉각한 이온은 안정되어 있는 결정에서 함정이 외부에서 미는 동안 격퇴하는 하전 입자이기 때문에 배열합니다. 강자성에 전환 관찰을 위한 여건을 만들기 위하여는, 이온 결정에 레이저 광의 다른 군기가 연구원에 의하여 빛납니다.
여기에서, 각 이온은 회전급강하를 나타내고 작은 막대 자석과로 생각될 수 있습니다. 레이저 원자 상호 작용의 과학자 첫번째 엔지니어 2 모형. 첫번째 레이저는 " tip " 각 작은 자석 자주적으로 자기장 추가와 비슷합니다 (스핀 뒤집기를 일으키는 원인이 되십시오).
두번째 상호 작용은 Ising 상호 작용이라고 칭하고 궁극적으로 명령한 ferromagnet를 초래할 장거리 회전급강하 회전급강하 연결입니다. 보이지 않는 봄이 이온을 그래야 수정같은 영향의 1개의 측에 일어나는 진동 사슬에 있는 그밖 이온 함께 연결한다고 상상하십시오. 이것은 집단 운동에게 불리고 자석 회전급강하 회전급강하 (이온 이온) 상호 작용 통제의 중심에 입니다. 회전급강하 회전급강하 상호 작용을 생성하기 위하여는, 그(것)들은 특정한 막대 자석에는, 또는 회전급강하에는, 업 또는 다운 동쪽으로 향하게 한 그것의 북극이 있다는 것을 에 달려 있는 군대를 필요로 합니다. 이것은 동시에 그의 군기가 이온 끈의 내부 진동에 관하여 특별히 선택되는 다른 레이저 광선을 적용해서 달성됩니다.
이 디자인의 힘은 연구원이 자유로이 변화할 수 있는 "자석 상호 작용 통제 손잡이"가 있다 입니다. 회전급강하 모형의 그밖 모형까지 미칠 수 있다 프로토콜이 이것에 의하여 에서 본래부터 다재다능한 시킵니다. 공동 저자와 Emily Edwards 박사학위 취득 후 연구원이 지적한 대로, "우리는 이온 결정에서 따로따로 추가 인 회전급강하에는 가장 강한 자석 상호 작용이." 있다 그래야 레이저를 조정해서 조차 좋습니다 과학자는 탐구하는 강자성에 전환이 각 추가 입자로 어떻게와 같은 날카롭게 하는지 시뮬레이터, 1개의 회전급강하를 한번에 증강해, 시스템 규모 효력을 주 (숫자를 보십시오).
에서 새로운 물리학을과 프로세스 폭로하는 시뮬레이터의 한계 밀고 기저 상태 단계 저쪽에 연구 결과, 팀 희망을 확장하기, 양 시뮬레이터의 확실한 잠재력을 이해하십시오.
Edwards는 덫을 놓는 이온 접근이 소수 입자를 취급하는 동안, ", 앞으로는 우리 것입니다 회전급강하의 모든 쌍 사이 임의 상호 작용을 프로그램할 수 있을 것입니다 계속합니다. 상호 작용 회전급강하의 그 같은 가득 차있 연결한 세트는 전통적인 컴퓨터를 사용하여." 결코 이해될 수 있지 않는 시스템의 시뮬레이션을 허용할 것입니다
* "이온 Quantum 덫을 놓은 시뮬레이터를 가진 Quantum 상전이의 개시," R. Islam, E.E. Edwards, K. 김, S. Korenblit, C. Noh, H.J. Carmichael, G. - D. 린, L. - M. Duan, C. - C. 조셉 왕, J.K. Freericks & C. 몬로, 성격 Comm., 2, 377, (2011년)