Thomas Iadecola arbetade sig igenom titeln på den senaste forskningsartikeln som inkluderar hans teoretiska och analytiska arbete, och förklarade tålmodigt digital kvantsimulering, Floquet-system och symmetriskyddade topologiska faser.

Sedan erbjöd han förklaringar av icke-jämviktssystem, tidskristaller, 2T-periodicitet och 2016 års Nobelpris i fysik.

Iadecolas hörn av kvantkondenserad materiens fysik – studien av hur materiens tillstånd uppstår från samlingar av atomer och subatomära partiklar – kan vara kontraintuitivt och behöver en förklaring högst varje tur och term.

Summan av kardemumman, som förklaras av Kungliga Vetenskapsakademien i tillkännagivandet av 2016 års fysikpris till David Thouless, Duncan Haldane och Michael Kosterlitz, är att forskare avslöjar mer och mer av hemligheterna bakom exotisk materia, "en okänd värld där materia kan anta konstiga tillstånd."

Den nya artikeln publicerad i tidskriften Nature och medförfattare av Iadecola, en biträdande professor i fysik och astronomi vid Iowa State University och en forskare från Ames National Laboratory, beskriver simuleringar med hjälp av kvantberäkningar som möjliggjorde observation av ett distinkt tillstånd av materia som tagits ur dess normala jämvikt.

Tidningens motsvarande författare är Dong-Ling Deng från Tsinghua University i Peking, Kina. Deng och Iadecola arbetade tillsammans 2017 och '18 som postdoktorala forskare vid University of Maryland.

"Vårt arbete banar väg för att utforska nya icke-jämviktsfaser av materia," skrev författarna i en sammanfattning av sin uppsats.

För dig och mig kan dessa nya materiatillstånd en dag ge unika och användbara egenskaper för ny teknologi. Möjliga tillämpningar inom kvantinformationsbehandling inkluderar precisionsmätning och informationslagring.

För detta projekt var Iadecola en stödjande forskare som bidrog med teoretiskt arbete och dataanalys. Till exempel, "I ett samarbetsprojekt som detta är min roll att hjälpa till att definiera de frågor som experimentalisterna måste ta itu med", sa han.

Den stora frågan de besvarade i detta dokument är hur en kvantberäkningsplattform kan användas för att studera och förstå exotiska tillstånd av materia.

"Det här dokumentet visar att forskarna har en mycket trevlig digital kvantsimuleringsplattform," sa Iadecola. "Denna plattform kan också tillämpas på andra intressanta problem inom kvantfysik för många kroppar."

Projektet ansluter till arbetet Iadecola startar i sommar. Det kommande projektet kommer att involvera teoretiskt arbete i kvantsystem med många partiklar, inklusive att studera hur känsliga kvanttillstånd kan bevaras. Det bevarandet skulle göra det möjligt för tillstånden att användas för kvantberäkning, en ny teknik som använder kvantdynamik för att bearbeta och lagra information.

Iadecola hoppas också kunna utveckla en tvärvetenskaplig läroplan i kvantberäkningar i Iowa State för att hjälpa till att "växa kvanttalents pipeline."

Även om projektet handlar om teori och utbildning, säger en sammanfattning att det kommer att närma sig "med sikte på framväxande kvantteknologi."

"Vi funderar på nya fenomen," sa Iadecola. "Att förverkliga dessa fenomen på dagens kvanthårdvara kan sätta scenen för att flytta oss mot dessa applikationer inom kvantinformationsbehandling." + Utforska vidare

Förverkligandet av mätinducerade kvantfaser på en fångade-jon kvantdator