实验探索量子器件的缺陷和波动

洛斯阿拉莫斯国家实验室和 D-Wave Quantum Systems 的联合团队进行的实验研究检验了波动在诱导量子位网络磁排序中的矛盾作用。

使用 D-Wave 量子退火平台，该团队发现涨落可以降低相互作用磁矩的总能量，这一认识可能有助于降低设备中量子处理的成本。

理论部门的物理学家亚历杭德罗·洛佩兹-贝扎尼拉 (Alejandro Lopez-Bezanilla) 表示：“在这项研究中，我们的目标不是追求超越经典量子计算机的卓越量子计算机性能，而是利用互连量子位的密集网络来观察和理解量子行为。”在洛斯阿拉莫斯。

通过增加波动来促进秩序

正如《自然通讯》上发表的一篇文章所述，该团队研究了不对称六角晶格内大约 2,000 个量子位的复杂相互作用。他们探索了通常引起磁矩无序的因素的影响——磁矩是超导量子位产生的小磁场。

该团队引入了波动，表示磁矩排列和排列的动态变化，这是由与温度相关的热效应和由于施加外部磁场而产生的量子效应驱动的。这使得他们能够在他们设计的“受挫”磁晶格上进行熵、磁矩和无序实验。

结果证明了一个违反直觉的论点：在某些物理条件下，具有缺陷聚集分布的配置作为更可能的状态出现，挑战了关于无序与熵之间关系的传统假设。如果普遍的期望是具有较高熵的配置应该表现出更大的无序性，那么该团队就能够在量子系统中证明，以特定模式为特征的有序态可以出现，类似于“无序排序”过程，即使看似无序-存在诱发因素。

实验室物理学家、该研究的合著者克里斯蒂亚诺·尼索利(Cristiano Nisoli)表示：“我们可以通过增加热涨落来促进秩序，甚至通过增加量子涨落来增强秩序，这种想法似乎是自相矛盾的。” “但我们已经能够详细观察波动如何影响导致缺陷聚集的机制和物理条件。这种洞察力可以为我们指明量子系统构建方式的改进。”

未来，D-Wave 量子平台和实验能力的进一步发展将使研究人员能够专门关注量子涨落的作用，使它们免受热涨落的同时影响。