Symulatory kwantowe, będące w zasadzie specjalistycznymi komputerami kwantowymi, stają się kluczem do eksploracji skomplikowanych zjawisk kwantowych, które na chwilę obecną wykraczają poza możliwości tradycyjnych komputerów. Natalia Chepiga i jej praca rzucają nowe światło na to, jak możemy udoskonalić te urządzenia, aby symulowały jeszcze bardziej złożone systemy kwantowe, co zostało opublikowane w czasopiśmie Physical Review Letters. Zaproponowany został innowacyjny protokół na to, jak skonfigurować symulatory kwantowe, aby były w pełni regulowane. W tym celu wykorzystano dwa lasery o różnych częstotliwościach do pobudzania atomy rydbergowskie. Dla przypomnienia atomy rydbergowskie to atomy w wysoce wzbudzonym stanie, czyli też o dość sporym rozmiarze (nawet sięgających mikrometrów). Zauważono, że układy tych atomów wykazują niezwykle bogate pole do badania jednowymiarowych kwantowych przejść fazowych, w tym zjawisk tak złożonych jak chiralne przejścia fazowe. Problem polegał na tym, że przejścia te zachodziły w bardzo wąskim zakresie, co utrudniało ich eksperymentalne zbadanie. Zaproponowane rozwiązanie problemu to zastosowanie wieloskładnikowych układów atomów rydbergowskich. Emisja odpowiednio dobranego światła z dwóch laserów o różnych częstotliwościach, umożliwia precyzyjne dostrojenie tych układów do stabilnych faz o różnych okresach, co otwiera drogę do badania wcześniej trudno dostępnych zjawisk. To podejście nie tylko ułatwia eksplorację chiralnych przejść fazowych, ale również umożliwia badanie modelu Ashkin-Tellera, dając szansę na głębsze zrozumienie samych właściwości tych przejść. Co więcej, opracowany protokół pozwala na manipulowanie „krytycznością kwantową” bez bezpośredniego naruszania symetrii translacyjnej. Tego typu manipulowanie wieloskładnikowymi układami atomów Rydberga można wykorzystać do precyzyjnego kontrolowania przejścia fazowego w tych układach, co jest kluczowe dla operacji kwantowych, ponieważ pozwalają na dokładne modelowanie i symulowanie złożonych zjawisk kwantowych, które są poza zasięgiem obecnych komputerów.
Link do oficjalnej publikacji „Tunable Quantum Criticality in Multicomponent Rydberg Arrays” w Physical Review Letters: https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.132.076505
Link do ogólnodostępnej publikacji w Arxiv: https://arxiv.org/pdf/2308.12838.pdf
