إنجاز كبير! علماء يحققون ويكتشفون أطوارًا طوبولوجية غير متوازنة من الرتب العليا في الأنظمة الكمومية
للمرة الأولى في نظام كمومي، حقق الباحثون واكتشفوا أطوارًا طوبولوجية غير متوازنة من الرتب العليا باستخدام المعالج الكمومي فائق التوصيل القابل للبرمجة “تسو تشونغ تشي-2”. يمثل هذا الإنجاز اختراقًا كبيرًا في المحاكاة الكمومية لاستكشاف الحالات الطوبولوجية المعقدة للمادة، ويضع الأساس لإثبات التفوق الكمومي في مشاكل المحاكاة الكمومية باستخدام المعالجات الكمومية فائقة التوصيل. وقد نُشرت النتائج ذات الصلة في المجلة الأكاديمية الدولية “ساينس”.
شكلت الأطوار الطوبولوجية اتجاهًا بحثيًا مهمًا في فيزياء المادة المكثفة والمحاكاة الكمومية في السنوات الأخيرة. على عكس الأطوار الطوبولوجية التقليدية، تُظهر الأطوار الطوبولوجية ذات الرتب العليا حالات موضعية عند حدود ذات أبعاد أقل، مما يشكل تحديًا للعلاقة التقليدية بين الحجم والحد. على الرغم من تحقيق الأطوار الطوبولوجية ذات الرتب العليا تجريبيًا في المواد الفوقية الكلاسيكية، إلا أن تحقيقها في الأنظمة الكمومية ظل تحديًا علميًا متقدمًا على مستوى العالم. لا يساعد تحقيق الأطوار الطوبولوجية ذات الرتب العليا في الكشف عن الطبيعة الكمومية للحالات الطوبولوجية فحسب، بل يوفر أيضًا مسارات محتملة للحساب الكمومي الطوبولوجي القائم على الإحصاءات غير الأبيلية.
استفاد فريق البحث من القدرات القابلة للبرمجة في المعالج الكمومي فائق التوصيل “تسو تشونغ تشي-2” لتحقيق، ولأول مرة في التجارب، محاكاة واكتشاف كل من الأطوار الطوبولوجية من الرتبة الثانية المتوازنة وغير المتوازنة. نظريًا، اقترح الفريق تصميمات دوائر كمومية ثابتة ودوائر “فلوكت” للأطوار الطوبولوجية ذات الرتب العليا، متغلبًا على التحديات الرئيسية في بناء هاميلتونيات طوبولوجية متوازنة وغير متوازنة من الرتب العليا في مصفوفات الكيوبتات ثنائية الأبعاد فائقة التوصيل، وطور إطارًا قياسيًا ديناميكيًا طوبولوجيًا شاملاً. تجريبيًا، أنشأ الباحثون بروتوكولات تحسين منهجية للمعالج، ومن خلال المعايرة الدقيقة، حققوا تحكمًا ديناميكيًا في ترددات الكيوبتات وقوة الاقتران. على مصفوفة كيوبتات 6×6، نجحوا في تنفيذ عمليات تطور امتدت حتى 50 فترة فلوكت، محققين لأول مرة أربعة أنواع مختلفة من الأطوار الطوبولوجية غير المتوازنة من الرتبة الثانية، واستكشفوا بشكل منهجي خصائص مثل أطياف الطاقة، والسلوكيات الديناميكية، والأعداد الطوبولوجية الثابتة لهذه الأطوار.
