Физики РФ создали симулятор для изучения квантовых частиц
Физики из России разработали уникальную архитектуру сверхпроводникового квантового симулятора, который позволит ученым глубже исследовать множество квантовых многочастичных явлений, ранее недоступных для экспериментов. Об этом сообщила пресс-служба МФТИ. Об этом пишет сайт ТАСС.
Ведущий научный сотрудник МФТИ Глеб Федоров отметил, что в долгосрочной перспективе масштабирование таких квантовых симуляторов на основе сверхпроводящих цепей может помочь предсказывать свойства сложных материалов и ответить на ключевые вопросы современной физики, например, о переходе квантового поведения на микроуровне в классическое в повседневной жизни.
Созданный квантовый симулятор предназначен для изучения топологических состояний — уникальных квантовых состояний материи, свойства которых зависят не только от отдельных элементов, но и от их расположения и взаимосвязей между множеством квантовых частиц. Эта характеристика делает топологические состояния устойчивыми к случайным помехам, которые обычно разрушают квантовые состояния.
Изучение природных материалов для поиска таких состояний представляет собой сложную задачу, что побуждает ученых разрабатывать квантовые симуляторы, имитирующие их структуру с помощью метаатомов, искусственных аналогов атомов. Российские ученые предложили использовать поляризационные трансмоны — искусственные атомы, состоящие из четырех сверхпроводниковых островков, соединенных джозефсоновскими переходами.
Расчеты, проведенные исследователями из МФТИ и Института радиотехники и электроники РАН, показали, что цепочка трансмонов, расположенных в зигзагообразной конфигурации, может быть использована для экспериментального изучения сложных топологических состояний, описываемых орбитальной моделью Су-Шриффера-Хигера. Ранее физики пытались воспроизводить подобные состояния в экспериментах с акустическими резонаторами и различными наночастицами, но не могли повторить все их квантовые свойства.
Ученые успешно проверили реализуемость предложенной архитектуры с помощью трехмерного электромагнитного моделирования в классическом линейном режиме. По словам физиков, их идея формирует теоретическую и инженерную основу для будущих экспериментов и открывает путь к исследованию топологических квантовых систем с несколькими орбиталями, многочастичных явлений и топологических материалов, которые могут стать основой для новых квантовых устройств и компонентов электроники.
