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俘获离子量子计算机其中被俘获的离子一起振动 ， 并与外部环境完全隔离 。 这些计算机对于研究和实现各种量子物理状态特别有用 。 美国科学家们最近使用捕获离子量子计算机实现了两个测量诱导的量子相 ， 即纯化相变期间的纯相和混合或编码相 。 他们的发现发表在《自然物理学》的一篇论文中 ， 有助于对多体量子系统的实验理解 。
“我们的方法基于两位同事在理论方面的工作 ， 他们在随机量子电路中发现了测量诱导的纯化转变 ， 我们论文的主要目的是用量子计算机在实验上实际观察这一临界现象 。 为了测量两位科学家首先概述的净化相变 ， 我们必须对几个随机回路收集的数据进行平均 。 此外 ， 我们收集的测量值包括酉测量值和投影测量值 。 ”
另一位科学家解释说：“通过以高熵或信息的混合状态开始 ， 然后进化电路 ， 电路末端的熵表明信息是否已经丢失 ， 或者换句话说 ， 系统已经净化 。 我们在电路进化后测量了系统的熵 ， 同时调整了过渡期间的测量速率 。 ”根据理论预测 ， 净化相变应该出现在临界点 ， 类似于容错阈值 。 科学家们在随机电路上进行了实验 ， 这些电路经过优化 ， 可以很好地与离子阱量子计算机配合使用 ， 这使他们能够使用一个相对较小的系统观察净化的不同阶段 。
“这种性质的临界现象很难观察到 ， 因为需要较大的系统尺寸、中间电路测量 ， 并在许多随机电路上求平均值 ， 这需要大量的计算时间 。 我们找到了一种方法 ， 使我们研究的模型适合我们现有的系统 ， 并表明使用最小的模型 ， 仍然可以观察到临界现象 。 ”利用离子量子计算机捕获机制 ， 能够探测纯化相变的纯相和混合或编码相 。 在这些状态中的第一种状态中 ， 系统会快速投影到纯状态 ， 这与测量结果有关 。 在第二种情况下 ， 系统的初始状态部分编码到量子纠错编码空间中 ， 该空间将系统对其原始状态的记忆保留更长时间 。
美国科学家们在他们的离子阱量子计算机中成功地实现了净化转变的这两个阶段 ， 这会激励其他团队使用类似的系统来探测物质的其他量子相 ， 这是一种新的尝试和思路 。 在他们的下一项工作中 ， 科学家们将继续使用同一台计算机来研究其他物理现象 ， 这台计算机现已被转移到杜克量子中心 。
【正式投入使用，美国科学家使用离子量子计算机测量了诱导量子相】
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