所提出的量子装置可以简洁地实现涌现粒子 例如斐波那契任意子

发布时间：2023-02-16 19:28:01 栏目：生活

导读 早在Jukka Vayrynen博士担任普渡大学物理与天文学系助理教授之前，他是一名博士后，研究凝聚态环境中涌现粒子的理论模型。到达普渡大学后

早在Jukka Vayrynen博士担任普渡大学物理与天文学系助理教授之前，他是一名博士后，研究凝聚态环境中涌现粒子的理论模型。到达普渡大学后，他打算扩展该模型，期望它相对容易。



他把看似简单的计算结果交给了和他一起工作的研究生李光杰，但计算结果出乎意料。这些结果是一个令人惊讶的障碍，几乎使他们的研究戛然而止。坚韧的团队已经抓住了这个障碍，并将其变成了量子计算发展的可能途径。

在科罗拉多州的阿斯彭物理中心，Vayrynen与以色列魏茨曼科学研究所的同事Yuval Oreg博士讨论了这个问题，他帮助规避了障碍。该团队利用对他们计算的这种新理解提出了一种量子装置，可以通过实验进行测试，以简洁地实现诸如斐波那契任意子之类的涌现粒子。他们于 10 年 2023 月 <> 日在《物理评论快报》上发表了他们的发现“多通道拓扑近藤效应”。

凝聚态理论是一个物理学领域，研究例如电子量子系统的性质，并应用于超导体、晶体管或量子计算设备等技术。该领域的挑战之一是理解许多电子的量子力学行为，也称为“多体问题”。这是一个问题，因为它只能在非常有限的情况下进行理论建模。

然而，即使在这些有限的情况下，也已知会出现丰富的涌现现象，例如集体激发或带分数电荷的涌现“准”粒子。这些现象是电子之间复杂相互作用的结果，可以导致新材料和技术的发展。

“在我们的论文中，我们提出了一种量子装置，它足够简单，可以在将来进行理论建模和实验测试，但也足够复杂，可以显示非平凡的涌现粒子，”Vayrynen说。

“我们的结果表明，所提出的设备可以实现一种称为斐波那契任意子的涌现粒子，该粒子可以用作量子计算机的构建块。因此，该设备是量子计算技术发展的有希望的候选者。

这一发现可以用于未来的量子计算机，使其更能抵抗退相干，也称为噪声。

根据他们的出版物，该团队引入了拓扑近藤模型的物理动机N通道泛化。从最简单的情况N = 2开始，他们推测一个稳定的中间耦合不动点并评估由此产生的低温杂质熵。杂质熵表明，在N = 2模型中可以实现新兴斐波那契任意子。

根据李的说法，“斐波那契任意子是一种涌现粒子，其性质是，当你向系统添加更多粒子时，量子态的数量会像斐波那契数列、1、2、3、5、8 等一样增长。在我们的系统中，一个小量子器件连接到传导电子导线，这将过度筛选器件，并可能导致出现斐波那契任意子。

该团队还提供了许多预测，可以在未来的量子设备中进行实验测试。

“我们评估零温度杂质熵和电导，以获得实验上可观察到的结果特征。在大N极限中，我们评估描述温度依赖性电导的完整交叉函数，“Vayrynen说。

这项研究是普渡大学Li和Vayrynen团队将要进行的一系列研究中的第一项。他们与德国马克斯普朗克固态研究所的资深科学家Elio König博士合作，并于20年2022月<>日在预印本arXiv中发布了相关工作“拓扑辛近藤效应”。