D-Wave Systems publicerade idag en milstolpestudie som visar en topologisk fasövergång med sin 2048-qubit-glödgningskvantdator. Denna komplexa kvantsimulering av material är ett stort steg mot att minska behovet av tidskrävande och kostsam fysisk forskning och utveckling.

Pappret, med titeln "Observation av topologiska fenomen i ett programmerbart gitter på 1, 800 qubits", publicerades i den peer-reviewade tidskriften Natur . Detta arbete markerar ett viktigt framsteg inom området och visar återigen att den fullt programmerbara D-Wave kvantdatorn kan användas som en noggrann simulator av kvantsystem i stor skala. Metoderna som används i detta arbete kan ha breda implikationer i utvecklingen av nya material, förverkliga Richard Feynmans ursprungliga vision om en kvantsimulator. Denna nya forskning kommer i hälarna på D-Waves senaste Vetenskap papper som visar en annan typ av fasövergång i en kvantspinglassimulering. De två artiklarna tillsammans betecknar flexibiliteten och mångsidigheten hos D-Wave kvantdatorn i kvantsimulering av material, utöver andra uppgifter som optimering och maskininlärning.

I början av 1970-talet teoretiska fysiker Vadim Berezinskii, J. Michael Kosterlitz och David Thouless förutspådde ett nytt materiatillstånd som kännetecknas av icke-triviala topologiska egenskaper. Verket belönades med Nobelpriset i fysik 2016. D-Wave-forskare visade detta fenomen genom att programmera D-Wave 2000Q-systemet för att bilda ett tvådimensionellt frustrerat gitter av konstgjorda spinn. De observerade topologiska egenskaperna i det simulerade systemet kan inte existera utan kvanteffekter och överensstämmer nära med teoretiska förutsägelser.

"Denna uppsats representerar ett genombrott i simuleringen av fysiska system som annars är i huvudsak omöjliga, " sa 2016 års Nobelpristagare Dr. J. Michael Kosterlitz. "Testet återger de flesta av de förväntade resultaten, vilket är en anmärkningsvärd prestation. Detta ger hopp om att framtida kvantsimulatorer kommer att kunna utforska mer komplexa och dåligt förstådda system så att man kan lita på simuleringsresultaten i kvantitativ detalj som en modell av ett fysiskt system. Jag ser fram emot att se framtida tillämpningar av denna simuleringsmetod."

"Det arbete som beskrivs i Natur papper representerar ett landmärke inom kvantberäkningsområdet:för första gången, ett teoretiskt förutsagt tillstånd av materia realiserades i kvantsimulering innan det demonstrerades i ett riktigt magnetiskt material, " sade Dr. Mohammad Amin, chefsforskare vid D-Wave. "Detta är ett viktigt steg mot att nå målet med kvantsimulering, möjliggör studier av materialegenskaper innan de görs i labbet, en process som idag kan vara mycket kostsam och tidskrävande."