Dissipativ stabilisering av inkomprimerbara tillstånd i många kroppar. a, Entropi och partikelflöde mellan den konstruerade miljön och kvantmångkroppssystemet. Cirklar indikerar system med enstaka partiklar; ockuperade och tomma tillstånd visas i svartvitt, respektive, med grått som indikerar dissipativ avfolkning. b, Energi som krävs för att injicera ytterligare fotoner (∂E/∂N) som en funktion av antalet fotoner (N) i systemet. Fotoner läggs kontinuerligt och irreversibelt till systemet i ett smalt energiband (blått) som ansluter det initiala vakuumet till önskat måltillstånd (stjärna) via mellanliggande tillstånd (svart region). Denna process avbryts när systemet är helt fyllt vid foton nummer N0 på grund av närvaron av kompressibilitetsgapet Δcomp, därigenom förbereder och stabiliserar det gapade (med energi Δmb) mångkroppstillstånd i vilket fotonerna självorganiserar sig i en starkt korrelerad fas bestämd av den underliggande Hamiltonian. De energiberoende förlustkanalerna (röda) säkerställer att alla excitationer till högre energitillstånd (grå region) är kortlivade. Kredit:(c) Natur (2019). DOI:10.1038/s41586-019-0897-9
Ett team av forskare vid University of Chicago har utvecklat en kretsplattform för utforskning av kvantämne gjorda av starkt interagerande mikrovågsfoton. I deras tidning publicerad i tidningen Natur , gruppen beskriver deras plattform och hur den kan användas.
Som en del av arbetet med att skapa en användbar kvantdator, forskare har undersökt supraledande kretsar, som är kontrollerbara, har långa sammanhangstider och har starka interaktioner - egenskaper som krävs när man studerar kvantmaterial med mikrovågsfoton. Forskarna noterar också att fotonförluster i sådana kretsar (avledning) kan hålla tillbaka bildandet av många kroppsfaser. För att lösa detta problem, de har utvecklat en mångsidig kretsplattform för hantering av många kroppsfaser via reservoarteknik, vilket resulterar i en Mott -isolator för att minska förluster.
Schemat innebär att man föreställer sig en liten plats som kallas en transmon och överväger hur den kan rymma en enda foton. I ett sådant scenario, när transmon är tom, det är en enkel sak att lägga till en foton genom att trycka med ett mikrovågsgenererat elektriskt fält, men om du gör det kan du också ta bort foton som redan är inrymda. Istället, forskarna föreslår att man lägger till en reservoar och skjuter fotoner in i transmonen som par - varje extra foton skulle röra sig naturligt in i reservoaren. Om det redan finns en foton i transmon, den skulle förbli på plats istället för att flytta till reservoaren. Nästa, forskarna föreställde sig att förlänga schemat genom att lägga till fler transmoner för att bilda en kedja. En extra foton skulle ta sig ner i kedjan, och om inga platser var tomma, det skulle hamna i behållaren. Så småningom, systemet når en punkt där alla platser i kedjan är fyllda med enstaka fotoner - detta skulle representera ett Mott -isolatortillstånd.
Forskarna noterar att ett sådant system skulle vara flexibelt och därmed kunna tillämpas på system med olika former, storlekar och kopplingar. De noterar också att systemet skulle kunna användas för att förbereda varje fasad materia. De påpekar att för att ett sådant system ska vara praktiskt, två nya framsteg behövs fortfarande:ett sätt att utvidga det till ett större system och ett sätt att förbättra kvaliteten på förberedelserna.
© 2019 Science X Network
