Computadora cuántica crea cuasipartículas con su propia memoria

Las partículas con propiedades inusuales, llamadas anyons, son buscadas porque pueden servir como bloques de construcción para computadoras cuánticas avanzadas. Ahora los investigadores han encontrado uno, usando una computadora cuántica.

Una partícula misteriosa que puede recordar su pasado ha sido creada usando una computadora cuántica. Este cualquiera podría mejorar el rendimiento de las computadoras cuánticas en el futuro.

El anyon es diferente a cualquier otra partícula que conozcamos porque mantiene una especie de lista de dónde ha estado. Normalmente, las partículas, como los electrones o los fotones (partículas de luz), son idénticas, por lo que es imposible saber si se ha intercambiado un par.

Pero en la década de 1970, los físicos se dieron cuenta de que este no era el caso de ciertas cuasipartículas que solo pueden existir en dos dimensiones. Más tarde fueron llamados anyen. Las cuasipartículas, como su nombre lo indica, no son partículas reales. Surgen del comportamiento colectivo, como las vibraciones de un gran número de partículas reales, que se comportan juntas como si fueran partículas.

no abeliano

A diferencia de otras partículas, el intercambio de dos anys cambia fundamentalmente el par, y el número de intercambios afecta la forma en que vibran. Grupos de cierto tipo de estas cuasipartículas, llamados cualquiera no abeliano, llevan recuerdos del orden en que se intercambiaron, al igual que un trozo de cuerda trenzada lleva información sobre el orden en que se cruzaron los hilos. Pero donde los hilos de una cuerda se influyen entre sí físicamente, los hilos se influyen entre sí a través del fenómeno cuántico del entrelazamiento.

Esta memoria inherente y la naturaleza cuántica de las cuasipartículas hacen de los anyones no abelianos un candidato atractivo para los cálculos cuánticos. Pero su existencia nunca había sido probada experimentalmente.

Procesador cuántico

Ahora digamos físico cuántico teórico henry secador de la compañía de computadoras cuánticas Quantinuum y sus colegas que ellos he hecho eso en una preimpresión sin revisión por pares. Los investigadores desarrollaron un nuevo procesador cuántico, llamado H2, que utiliza iones de iterbio y bario capturados con campos magnéticos y láseres para crear qubits, o bits cuánticos, los componentes básicos de una computadora cuántica.

Luego entrelazaron estos qubits en una formación llamada celosía Kagome, un patrón de estrellas entrelazadas que también se usa en la cestería japonesa tradicional. Esto le dio a los qubits propiedades mecánicas cuánticas que se ajustan a cualquier cosa. Luego, el equipo modificó las interacciones entre los qubits de tal manera que correspondan a anyons en movimiento. Esto les permitió probar y confirmar los cambios característicos que ocurren durante los intercambios.

Simulación

‘Esta es la primera prueba convincente capaz de hacer esto. Así que este sería el primer caso de lo que podría llamarse un orden topológico no abeliano”, dice el físico steve simon de la Universidad de Oxford. El hecho de que puedas jugar con cualquiera con una computadora cuántica también es útil para los investigadores que desean comprender mejor este estado exótico de la materia, dice.

Pero otros argumentan que Quantinuum simuló anyons no abelianos en lugar de crearlos realmente. “Sé que están muy entusiasmados con su trabajo, y deberían estarlo, pero sigue siendo una simulación”, dice el físico teórico. Jiannis Pachos de la Universidad de Leeds. Esto significa que pueden faltar ciertas propiedades de las personas reales.

Dryer tiene un punto de vista diferente, diciendo que la naturaleza cuasipartícula de anyons significa que una simulación es lo mismo que una cuasipartícula “real”. ‘Una característica contraria a la intuición de estos anys es que no son físicos. No importa de qué estén hechos”, dice Dryer. ‘Se trata solo de la información y el entrelazamiento cuántico. Entonces, si tiene un sistema que puede crear ese tipo de entrelazamiento, también puede crear los anyons correspondientes.’