論文の概要: Observation of quantum domain melting and its simulation with a quantum
computer
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2103.07343v2
- Date: Mon, 13 Jun 2022 08:34:22 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-04-08 08:41:50.039613
- Title: Observation of quantum domain melting and its simulation with a quantum
computer
- Title（参考訳）: 量子領域融解の観察と量子コンピュータによるシミュレーション
- Authors: Jaka Vodeb, Michele Diego, Yevhenii Vaskivskyi, Yaroslav Gerasimenko,
Viktor Kabanov and Dragan Mihailovic
- Abstract要約: 領域再構成は、創発的で自己構成のエネルギーランドスケープにトンネルを通すことによって進行する。
量子材料と量子シミュレーションの力学における顕著な対応は、創発的な振る舞いを理解するための道を開く。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Domains are homogeneous areas of discrete symmetry, created in nonequilibrium
phase transitions. They are separated by domain walls, topological objects
which prevent them from fusing together. Domains may reconfigure by
thermally-driven microscopic processes, and in quantum systems, by macroscopic
quantum tunnelling. The underlying microscopic physics that defines the
system's energy landscape for tunnelling is of interest in many different
systems, from cosmology and other quantum domain systems, and more generally to
nuclear physics, matter waves, magnetism, and biology. A unique opportunity to
investigate the dynamics of microscopic correlations leading to emergent
behaviour, such as quantum domain dynamics is offered by quantum materials.
Here, as a direct realization of Feynman's idea of using a quantum computer to
simulate a quantum system, we report an investigation of quantum electron
reconfiguration dynamics and domain melting in two matching embodiments: a
prototypical two-dimensionally electronically ordered solid-state quantum
material and a simulation on a latest-generation quantum simulator. We use
scanning tunnelling microscopy to measure the time-evolution of electronic
domain reconfiguration dynamics and compare this with the time evolution of
domains in an ensemble of entangled correlated electrons in simulated quantum
domain melting. The domain reconfiguration is found to proceed by tunnelling in
an emergent, self-configuring energy landscape, with characteristic step-like
time evolution and temperature-dependences observed macroscopically. The
remarkable correspondence in the dynamics of a quantum material and a quantum
simulation opens the way to an understanding of emergent behaviour in diverse
interacting many-body quantum systems at the microscopic level.
- Abstract（参考訳）: 領域は非平衡相転移で生成される離散対称性の均一領域である。
それらはドメインの壁と、それらが融合することを防ぐトポロジカルオブジェクトによって分離される。
ドメインは熱駆動型顕微鏡プロセス、および量子システムにおいて、マクロ的な量子トンネルによって再構成される。
トンネル形成のためのシステムのエネルギー環境を定義する微視的物理は、宇宙論や他の量子領域システム、より一般的に核物理学、物質波、磁気学、生物学など、多くの異なるシステムで興味深い。
量子領域のダイナミクスのような創発的振る舞いにつながる微視的相関のダイナミクスを研究するユニークな機会は、量子材料によって提供される。
ここでは、量子コンピュータを用いて量子系をシミュレートするというファインマンのアイデアの直接的な実現として、量子電子再構成ダイナミクスと領域融解の2つの実施形態(原型的2次元電子秩序固体量子材料と最新の量子シミュレータのシミュレーション)における研究を報告する。
走査型トンネル顕微鏡を用いて電子領域再構成ダイナミクスの時間変化を計測し、量子領域融解シミュレーションにおける絡み合った相関電子のアンサンブルにおける領域の時間発展と比較する。
ドメイン再構成は、マクロ的に観察される特徴的なステップ様の時間発展と温度依存性を持つ、創発的な自己構成エネルギーランドスケープでトンネル化することによって進行する。
量子材料と量子シミュレーションの力学における顕著な対応は、顕微鏡レベルで相互作用する多体量子系の創発的挙動を理解するための道を開く。
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