Hoy en día, los simuladores cuánticos modernos ofrecen una amplia gama de posibilidades para preparar e investigar estados cuánticos complejos. Se realizan con átomos ultrafríos en redes ópticas, átomos de Rydberg, iones atrapados o bits cuánticos superconductores. Una clase particularmente fascinante de estados cuánticos son los topológicosestados de la materia. David Thouless, Duncan Haldane y Michael Kosterlitz fueron galardonados con el Premio Nobel de Física en 2016 por su descubrimiento teórico. Estos estados de la materia se caracterizan por correlaciones cuánticas no locales y son particularmente robustos contra las distorsiones locales que inevitablemente ocurren en los experimentos.
"Identificar y caracterizar tales fases topológicas en experimentos es un gran desafío", dicen Benoît Vermersch, Jinlong Yu y Andreas Elben del Centro de Física Cuántica de la Universidad de Innsbruck y del Instituto de Óptica Cuántica e Información Cuántica de la Academia Austriaca.de las Ciencias. "Las fases topológicas no se pueden identificar mediante mediciones locales debido a sus propiedades especiales. Por lo tanto, estamos desarrollando nuevos protocolos de medición que permitirán a los físicos experimentales caracterizar estos estados en el laboratorio".sistemas que interactúan. Sin embargo, para los sistemas que interactúan, que en el futuro también podrían usarse como computadoras cuánticas topológicas, esto no ha sido posible hasta ahora.
con medidas aleatorias hasta un resultado definido
En Science Advances, los físicos del grupo de investigación de Peter Zoller ahora proponen protocolos de medición que permiten la medición de los llamados invariantes topológicos. Estas expresiones matemáticas describen propiedades comunes de los espacios topológicos y permiten identificar completamente los estados topológicos que interactúan con la simetría global.en sistemas bosónicos unidimensionales. "La idea de nuestro método es preparar primero dicho estado topológico en un simulador cuántico. Ahora se realizan las llamadas mediciones aleatorias y las invariantes topológicas se extraen de las correlaciones estadísticas de estas mediciones aleatorias".explica Andreas Elben. La característica específica de este método es que, aunque los invariantes topológicos son funciones de correlación no locales muy complejas, aún pueden extraerse de correlaciones estadísticas de mediciones aleatorias locales simples. Como con un método presentado recientemente por la investigacióngrupo para comparar estados cuánticos en computadoras o simuladores, como random medidas son posibles en experimentos de hoy."Nuestros protocolos para medir las invariantes topológicas pueden, por tanto, aplicarse directamente en las plataformas experimentales existentes", dice Benoît Vermersch.
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Materiales proporcionado por Universidad de Innsbruck . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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