“许多身体系统”有助于稳定量子系统免受脱机

时间：2021-05-21 10:52:13 来源：

来自LMU的物理学家已经发现，可以调整Quantum系统的变频器的特征，并且基本上可以减少Quantum系统，为量子信息处理领域提供了重要的进步。

LMU研究人员已经发现了一种新颖的效果，原则上提供了一种稳定量子系统免受脱机的方法。该发现可以代表量子信息处理前进的重大步骤。

古典物理法律提供了足够的描述，我们的宇宙如何在我们日常经历可访问的宏观尺度上。在古典力学的世界中，物理系统的状态及其未来演化完全由其组成颗粒的瞬时位置和速度确定。然而，在微观水平的情况下，动态涉及能量的微小变化 - 如在固体中的原子或电子的情况下 - 事情都是不同的。这里量子力学统治至尊，其定律的数学形式允许单个粒子占据对应于不同古典状态的组合或叠加的状态。在这种情况下，粒子的位置和速度只能在概率方面描述。

“这意味着该系统具有更大范围的可能状态。因此，描述更复杂，更难以描述，但复杂性也为技术应用提供了新的机会，“LMU物理学家托马斯巴特博士说。量子效应的一个潜在应用是量子计算机，是密集研究的主题。传统电子计算机的小型化已经如此之快，即IT组件尺寸快速接近必须明确考虑量子现象的限制。目前的努力专注于最小化这些效果引入的扰动，但量子电脑在其头部转动该范例。它寻求利用量子效应，例如用于信息处理的复杂叠加，并承诺大大提高计算效率。

然而，量子效应的受控施加本身可能受到一个严重限制的影响：量子机械状态非常脆弱。如果量子机械系统从其周围环境中没有有效地屏蔽，则其与环境的相互作用导致其量子特性的快速衰减。因此，如果使用探针以测量量子粒子的位置或速度 - 例如 - 测量本身迫使系统采用单个定义状态，并且叠加是不可动作的破坏。当量子系统耦合到其环境时，发生非常相似的东西。实际上，与环境的相互作用是一种测量，并且存储在量子系统中的信息是不可撤销的丢失。“那么系统的行为按照正常 - 即粗俗的机械师定律，”巴特尔说。

许多身体系统可以
抵抗混乱的人工学家将这种现象称为变形，并且是每个实验者的祸根，他们想要了解系统的量子力学性能或利用它们进行技术应用。到目前为止，常常接受量子相干衰减总是随时间呈指数级的。但是，在新的研究中，而不是使用简单的系统，例如孤立的电子或离子，Barthel和他的同事们Zi Cai考虑了一个“多体系”，例如固体中的电子，其包括非常大量的粒子。“我们发现，在这种情况下，相干衰减的时间依赖性可以定性地不同，”Barthel解释说。如果该系统由非常大的粒子组成，则这些颗粒之间的相互作用可以改变从更简单的系统的典型指数行为来改变相干衰减到更慢的电力法衰减。因此，颗粒之间的相互作用可以最大限度地减少环境的破坏性影响。

这两位科学家有效地发现了以前未缺点的基本效果，这在潜在的巨大意义上是不可思议的对策，量子态的应用。“通过我们的研究，我们已经发现了一种特征，其中可以调谐Quantum系统的转移率并且大大减少 - 这代表了一个重要的进步，特别是对于量子信息处理领域，”作为Barthel强调“。原则上，可以利用效果来保护量子信息的完整性。因此，在实验易易化的量子系统的帮助下，它发现了具有实际量子计算和复杂量子系统的模拟，更接近现实的步骤。

出版物：Zi Cai和Thomas Barthel，“代数与耗散许多粒子系统中的指数变色，”物理。莱特牧师111,150403,2013; DOI：10.1103 / physrevlett.1111.150403

研究报告的PDF副本：耗散多种粒子系统中的代数和指数脱机

图像：Shutterstock的物理概念

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