論文の概要: Emergent false vacuum decay processes in a two-dimensional electronic crystal: experiment vs. simulations on a noisy superconducting quantum processor

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2103.07343v3
• Date: Wed, 19 Apr 2023 09:37:00 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-04-20 18:35:34.789292
• Title: Emergent false vacuum decay processes in a two-dimensional electronic crystal: experiment vs. simulations on a noisy superconducting quantum processor
• Title（参考訳）: 二次元電子結晶における創発的偽真空崩壊過程--超伝導量子プロセッサにおける実験とシミュレーション
• Authors: Jaka Vodeb, Michele Diego, Yevhenii Vaskivskyi, Leonard Logaric, Yaroslav Gerasimenko, Viktor Kabanov, Benjamin Lipovsek, Marko Topic and Dragan Mihailovic
• Abstract要約: 非平衡系の創発的転移性は、生命の起源から宇宙の量子的性質まであらゆるものに触れる主題である。 ここで、非平衡状態は、量子材料(M)へのキャリア注入によって設定され、ドメイン構造となり、その時間進化は走査トンネル顕微鏡によって調べられる。 創発的非平衡量子挙動のモデリングに対する新しいアプローチを示すため、プログラム可能なノイズ量子量子シミュレータ(NSQS)における2008 qubit の配列を誤り訂正なしで使用する(P)。 シミュレーションでは、発生した偽真空状態がどのように発生し、時間進化と温度依存性を記述する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Emergent metastability in non-equilibrium systems is a subject that touches everything from the origins of life to the quantum nature of the universe. In condensed quantum matter, a good topical example is the metastability of topologically inhibited self-organization of electronic domains in a correlated electronic crystal in the aftermath of a symmetry-breaking phase transition. Understanding the dynamics of such systems is crucial for developing new quantum technologies and exploring fundamental aspects of many-body non-equilibrium quantum mechanics. Here, a non-equilibrium state is set up by carrier injection in the quantum material (M), resulting in a domain structure, whose time-evolution is investigated by scanning tunneling microscopy. Demonstrating a new approach to modelling of emergent non-equilibrium quantum behavior, we use an array of 2008 qubits in a programmable noisy superconducting quantum simulator (NSQS) without error correction (P), in which mutual qubit interconnections correspond directly to the electronic interactions on the triangular lattice of the electronic crystal material. The success of the simulations critically depends on both the faithfulness of the model correspondence between the two systems and careful management of the decoherence pathways. Importantly, decoherence of both P and M is driven by noise with a characteristic 1/{\nu} frequency spectrum. The simulations reveal how an emergent false vacuum state arises, describing the time evolution and temperature dependence of the observed electronic domain dynamics of M solely on the basis of microscopic electronic interactions. The parallel experiments demonstrate the potential of NSQSs for studying emergent non-equilibrium dynamics in complex many-body quantum systems.
• Abstract（参考訳）: 非平衡系の創発的転移性は、生命の起源から宇宙の量子的性質まであらゆるものに触れる主題である。 凝縮量子物質では、対称性破壊相転移の余波における相関電子結晶における位相的に阻害された電子領域の自己組織化のメタステイビリティが良い例である。 このようなシステムのダイナミクスを理解することは、新しい量子技術を開発し、多体非平衡量子力学の基本的な側面を探求するために重要である。 ここで、非平衡状態は、量子材料(m)にキャリア注入によって設定され、走査型トンネル顕微鏡によって時間発展が研究される領域構造となる。 創発的非平衡量子挙動のモデリングへの新しいアプローチを示すために, 共役量子ビット相互接続を電子結晶材料の三角格子上の電子的相互作用と直接対応させる有プログラマブル・ノイズ超伝導量子シミュレータ(nsqs)における2008年量子ビットのアレイを用いた。 シミュレーションの成功は、2つのシステム間のモデル対応の忠実さとデコヒーレンス経路の慎重な管理の両方に依存している。 重要なことに、PとMのデコヒーレンスは、特性1/{\nu}周波数スペクトルのノイズによって駆動される。 これらのシミュレーションは、Mの観察された電子領域ダイナミクスの時間的進化と温度依存性を、顕微鏡的電子相互作用のみに基づいて記述している。 並列実験は、複雑な多体量子系の創発的非平衡ダイナミクスを研究するためのNSQSの可能性を示す。

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