Entanglement är en egenskap hos kvantfysiken som manifesteras när två eller flera system interagerar på ett sådant sätt att deras kvanttillstånd inte kan beskrivas oberoende av varandra. I kvantfysikens terminologi sägs de vara intrasslade, d.v.s. starkt korrelerade. Entanglement är av största vikt för kvantberäkning. Ju större intrassling, desto mer optimerad och effektiv är kvantdatorn.
En studie utförd av forskare knutna till Institutionen för fysik vid São Paulo State Universitys Institute of Geosciences and Exact Sciences (IGCE-UNESP) i Rio Claro, Brasilien, testade en ny metod för att kvantifiera intrassling och villkoren för dess maximering. Tillämpningar inkluderar optimering av konstruktionen av en kvantdator.
En artikel om studien publiceras som ett brev i Physical Review B .
Studien visade hur Hellmann-Feynman-satsen bryts ner under specifika förhållanden. Satsen beskriver beroendet av systemets egen energi av en kontrollparameter och är en nyckeldel av kvantmekaniken som används över discipliner från kvantkemi till partikelfysik.
"Förenklat uttryckt föreslår vi en kvantanalog av Grüneisen-parametern som används allmänt inom termodynamiken för att utforska ändliga temperaturer och kvantkritiska punkter. I vårt förslag kvantifierar kvant-Grüneisen-parametern intrassling, eller von Neumann-entropi, i förhållande till en kontrollparameter, som kan vara ett magnetfält eller en viss trycknivå, till exempel, säger Valdeci Mariano de Souza, sista författare till artikeln och professor vid IGCE-UNESP, till Agência FAPESP.
"Med vårt förslag visar vi att intrassling kommer att maximeras nära kvantkritiska punkter och att Hellmann-Feynman-satsen går sönder vid en kritisk punkt."
För Souza bidrar resultaten till grundläggande fysikforskning och kan också direkt påverka kvantberäkningar. Med tanke på Intels medgrundare Gordon Moores förutsägelse från 1965 att antalet transistorer som används i konventionella datorer skulle fördubblas vartannat år, sa han att denna snabba tillväxt i kraften hos klassiska datorer inte kunde hålla i sig, medan de senaste tekniska framstegen gör det möjligt för kvantdatorn att utvecklas med stormsteg och gränser, med jättar som Google och IBM i täten.
"Inom konventionell datoranvändning används binärt språk i termer av nollor och ettor för att bearbeta information. Kvantmekaniken överlagrar dock tillstånd och ökar bearbetningskapaciteten avsevärt. Därav det växande intresset för forskning om kvantförveckling", förklarade han.
Studien föreslogs och designades av Souza, och viktiga bidrag gjordes av Lucas Squillante, en postdoktor som han handleder. De andra samarbetspartnerna var Antonio Seridonio (UNESP Ilha Solteira), Roberto Lagos-Monaco (UNESP Rio Claro), Luciano Ricco (Islands universitet) och Aniekan Magnus Ukpong (Universitetet i KwaZulu-Natal, Sydafrika).
Mer information: Lucas Squillante m.fl., Grüneisen-parameter som en entanglement-kompass och nedbrytningen av Hellmann-Feynman-satsen, Physical Review B (2023). DOI:10.1103/PhysRevB.108.L140403
Journalinformation: Fysisk granskning B
Tillhandahålls av FAPESP
