Квантовый симулятор физиков РФ ускорит изучение многочастичных связей
В МФТИ рассказали о новой архитектуре сверхпроводящего квантового симулятора. Его создают российские физики. Устройство поможет исследовать многочастичные квантовые явления, которые прежде нельзя было проверить экспериментально. Об этом сообщает ПГН | ПроГород Новости.
Глеб Федоров, ведущий научный сотрудник МФТИ, пояснил: если масштабировать подобные системы на сверхпроводящих цепях, в будущем удастся предсказывать свойства сложных материалов. Такие симуляторы способны помочь и в поиске ответов на фундаментальные вопросы физики. Один из них — как квантовое поведение на микроуровне переходит в классическое в повседневной жизни.
Сам симулятор нацелен на топологические состояния. Такие состояния — особые квантовые состояния материи. Их свойства зависят не только от отдельных элементов, но и от расположения и связей между множеством частиц.
Благодаря этому топологические состояния устойчивы к случайным помехам. Обычно такие помехи разрушают квантовые состояния.
Искать подобные состояния в природных материалах очень трудно. Поэтому ученые строят квантовые симуляторы. Они имитируют структуру с помощью метаатомов — искусственных аналогов атомов.
Российские специалисты первыми предложили применять поляризационные трансмоны. Это искусственные атомы из четырех сверхпроводниковых островков, которые соединяют джозефсоновские переходы.
Расчеты МФТИ и Института радиотехники и электроники РАН показали: цепочка трансмонов, выстроенных зигзагом, годится для опытов со сложными топологическими состояниями. Эти состояния описывает орбитальная модель Су — Шриффера — Хигера. Раньше физики пытались получать похожие состояния с акустическими резонаторами и наночастицами. Однако воспроизвести все квантовые свойства не удавалось.
Возможность реализации архитектуры проверили через трехмерное электромагнитное моделирование. Использовали классический линейный режим. Физики считают, что новая идея дает теоретическую и инженерную базу для будущего эксперимента. Также появляется возможность исследовать топологические квантовые системы с несколькими орбиталями, многочастичные явления и топологические материалы. В перспективе такие материалы могут лечь в основу новых квантовых устройств и электронных компонентов.
