การวัดแบบสุ่มเผยให้เห็นสถานะควอนตัมเชิงทอพอโลยี

การวัดแบบสุ่มเผยให้เห็นสถานะควอนตัมเชิงทอพอโลยี

วัสดุทอพอโลยี  วัสดุที่มีคุณสมบัติพื้นผิวแตกต่างอย่างมากกับที่พบในวัสดุจำนวนมาก กำลังปฏิวัติฟิสิกส์ของสสารควบแน่นด้วยลักษณะเฉพาะ ขณะนี้ นักวิจัยในออสเตรีย ฝรั่งเศส สหรัฐอเมริกา และเยอรมนี ได้นำเสนอเทคนิคใหม่ในการระบุและกำหนดลักษณะของค่าคงที่ทั่วโลกที่อธิบายวัสดุเหล่านี้ทางคณิตศาสตร์ในแพลตฟอร์มการทดลองต่างๆ ในห้องปฏิบัติการ งานนี้สามารถพัฒนาความเข้าใจ

ของเรา

เกี่ยวกับโครงสร้างเหล่านี้ ซึ่งอาจใช้ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ประหยัดพลังงานและแอปพลิเคชันควอนตัมคอมพิวเตอร์รุ่นต่อไป โทโพโลยี บางครั้งเรียกว่า “เรขาคณิตแผ่นยาง” เป็นสาขาหนึ่งของคณิตศาสตร์ที่ถือว่าวัตถุสองชิ้นมีค่าเท่ากัน หากวัตถุทั้งสองสามารถเปลี่ยนรูปร่างเข้าหากันอย่างต่อเนื่องได้

โดยการดัด บิด ยืดหรือหด (แต่ไม่ฉีกขาดหรือตัด) ในเฟรมเวิร์กนี้ วงกลมจะเทียบเท่ากับวงรีในทางทอพอโลยี และโดนัทกับแก้วกาแฟ ในทั้งสองกรณี วัตถุสามารถเปลี่ยนรูปร่างเป็นอีกชิ้นหนึ่งได้โดยการยืดออก วัสดุทอพอโลยีแสดงรูปทรงเรขาคณิตที่คล้ายกันในระดับโมเลกุล ซึ่งก่อให้เกิดคุณสมบัติ

ทางกลและทางไฟฟ้าที่ผิดปกติหลายประการ ตัวอย่างเช่น ฉนวนทอพอโลยีไม่นำกระแสไฟฟ้าในปริมาณมาก แต่กระแสจะไหลไปตามพื้นผิวผ่านสถานะ “ขอบ” พิเศษ สิ่งสำคัญคือ อิเล็กตรอนในสถานะเหล่านี้สามารถเดินทางในทิศทางเดียวเท่านั้น และพวกมันยังหลีกเลี่ยงความไม่สมบูรณ์

หรือข้อบกพร่องบนพื้นผิวโดยไม่มีการกระเจิงกลับ เนื่องจากการกระจายกลับเป็นกระบวนการหลักในการกระจายพลังงานในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ ดังนั้น “สถานะที่ได้รับการป้องกันทางทอพอโลยี” เหล่านี้จึงอาจเป็นส่วนผสมที่มีประโยชน์ในอุปกรณ์ประหยัดพลังงานรุ่นต่อไป

ข้อดีอีกประการหนึ่งคือในวัสดุเชิงทอพอโลยี อิเล็กตรอนพื้นผิวที่มีโมเมนตัมบางอย่างไม่สามารถกระเจิงเข้าสู่สถานะที่มีโมเมนตัมตรงกันข้ามได้ เพราะการทำเช่นนั้นจะต้องพลิกสปิน สถานะที่ได้รับการปกป้องด้วยทอพอโลยีจึงอาจเหมาะสำหรับแอปพลิเคชันคอมพิวเตอร์ควอนตัม ซึ่งข้อบกพร่อง

มักจะทำลาย

ข้อมูลควอนตัม (สถานะการหมุน) ที่บรรทุกโดยอิเล็กตรอน ค่าคงที่ทอพอโลยีแม้ว่าการกำหนดลักษณะของสถานะที่ได้รับการคุ้มครองทางทอพอโลยีเหล่านี้มีความสำคัญต่อการจำแนกระยะของทอพอโลยีที่แตกต่างกันซึ่งสามารถรับรู้ได้สำหรับการใช้งานที่เป็นไปได้ การทำเช่นนั้นในการทดลอง

ในห้องปฏิบัติการนั้นทำได้ยาก ทั้งนี้เนื่องจากค่าคงที่ทางคณิตศาสตร์ที่อธิบายค่าเหล่านั้นถือเป็นปริมาณโดยรวม โดยรวม ดังนั้นจึงไม่สามารถตรวจสอบได้ด้วยมาตราส่วนขนาดเล็กในท้องถิ่น ทีมนักฟิสิกส์ในฝรั่งเศส ได้หยิบยกขึ้นมา เทคนิคการวัดแบบใหม่ที่ช่วยแก้ปัญหานี้

“ค่าคงที่ทอพอโลยีในสถานะของสสารเหล่านี้เป็นฟังก์ชันที่ซับซ้อนมากของสถานะควอนตัม ซึ่งทำให้การวัดโดยตรงในการทดลองกลายเป็นงานที่เป็นไปไม่ได้” อธิบาย “สิ่งที่เราเสนอแทนคือการแยกค่าคงที่ทอพอโลยีแบบ ‘หลายตัว’ (MBTIs) ออกจากชุดข้อมูล ซึ่งเราได้มาจากการวัดหลายค่า”

การดำเนินการแบบสุ่มสูตรการทดลองประกอบด้วยการให้สถานะควอนตัมกับการดำเนินการสุ่มต่างๆ จำนวนหนึ่ง และศึกษาว่ามันตอบสนองอย่างไร กล่าว “จากการใช้ทฤษฎีเมทริกซ์แบบสุ่ม เราได้พิสูจน์แล้วว่าเราสามารถประมาณค่า MBTI จากชุดข้อมูลที่ได้จากการวัดแบบสุ่มดังกล่าว”

คุณลักษณะเฉพาะของเทคนิคนี้คือ แม้ว่าค่าคงที่ทอพอโลยีจะมีความซับซ้อนสูง ฟังก์ชันความสัมพันธ์ที่ไม่ใช่แบบเฉพาะที่ พวกมันยังสามารถแยกออกจากความสัมพันธ์ทางสถิติของการวัดแบบสุ่มได้ เขากล่าวเสริม การวัดแบบสุ่มดังกล่าวเป็นไปได้ในสสารควอนตัมสังเคราะห์ (หรือ “เครื่องจำลองควอนตัม”) 

ที่สร้างจากแพลตฟอร์มการทดลองที่ได้รับการทดสอบและเชื่อถือได้ เช่น อะตอมเย็น ไอออนที่ติดอยู่ และควอนตัมบิตตัวนำยิ่งยวด เป็นต้น “โปรโตคอลของเราสำหรับการวัดค่าความแปรปรวนของทอพอโลยีจึงสามารถศึกษาได้โดยตรงในระบบที่มีอยู่เหล่านี้ในห้องปฏิบัติการ”

นักวิจัย

กล่าวว่าพวกเขาต้องการสรุปกล่องเครื่องมือของพวกเขาเพื่อให้สามารถจำแนกประเภทของโทโพโลยีเฟสประเภทต่างๆ นอกเหนือจากที่ศึกษาในงานปัจจุบัน “ระยะดังกล่าวรวมถึงระยะที่แปลกใหม่ เช่น ระยะที่มี ‘ลำดับทอพอโลยีภายในอย่างไรก็ตาม สนามไฟฟ้ามีความเข้มมากพอที่จะทำลายพันธะเหล่านี้

ของใครก็ตาม ดังนั้นจึงแสดงให้เห็นโดยสรุปถึงการมีอยู่ของอนุภาคควอซิพลาร์ที่แปลกใหม่เหล่านี้ ซึ่งไม่ใช่เฟอร์มิออนหรือโบซอน ที่ไม่ใช่ สำหรับคอมพิวเตอร์ควอนตัมเชิงทอพอโลยีสำหรับตอนนี้ การค้นพบเหล่านี้มีความสำคัญอย่างยิ่งในวิทยาศาสตร์พื้นฐาน Fève กล่าว 

เนื่องจากแสดงให้เห็นว่ามีความเป็นไปได้ที่จะจัดการกับอนุภาคแปลกใหม่ที่มีคุณสมบัติแตกต่างจากเฟอร์มิออนและโบซอน อย่างไรก็ตาม ในระยะยาว เขาแนะนำว่างานนี้อาจมีผลกระทบต่อควอนตัมคอมพิวติ้ง แม้ว่าใครก็ตามในการศึกษานี้คือ แต่ในคนอื่น ๆ (ไม่ใช่ Abelian) การดำเนินการแลกเปลี่ยน

จะไม่เปลี่ยนและไม่สามารถอธิบายได้ด้วยการเปลี่ยนแปลงง่ายๆในเฟสของฟังก์ชันคลื่น“ในกรณีนี้ การแลกเปลี่ยนอนุภาคสามารถใช้เป็นการประมวลผลเบื้องต้นได้” เขาอธิบาย “คอมพิวเตอร์ควอนตัมเชิงทอพอโลยีที่ใช้การดำเนินการดังกล่าวจะแข็งแกร่งกว่ามากเมื่อเทียบกับคอมพิวเตอร์ควอนตัมทั่วไป 

(ซึ่งประสิทธิภาพในปัจจุบันถูกจำกัดอย่างมากจากความผันผวนของสภาพแวดล้อม)” ทีมงานซึ่งรายงานผลงานกล่าวว่าตอนนี้ต้องการตรวจสอบปัจจัยการเติมอื่นๆ ที่สอดคล้องกับสถิติควอนตัมที่แตกต่างกัน จากการทดลองเมื่อเร็วๆ นี้แสดงให้เห็นว่าปัจจัยการเติมระดับพลังงานที่ ν=5/2 สามารถก่อให้เกิดใครก็ตามที่ไม่ใช่ชาวอาเบเลียน Fève กล่าวว่า “การเติม ν=5/2 เป็นสิ่งที่เรากำลังพิจารณาเป็นพิเศษ”

credit : สล็อตเว็บตรง100 / ดูหนังฟรี / 50รับ100