东京理工大学 我们发现，与经典的自旋矢量蒙特卡罗模型相比，量子理论KZM与D波退火装置的实验数据的吻合程度更好，从而有利于对该装置的量子描述
我们的工作提供了开放量子系统中量子临界动力学的实验测试，并为量子模拟实验的新方向铺平了道路
信用:东京理工大学 人们已经确定，当某些参数(如温度)改变时，物质可以在不同的相之间转变
虽然相变很常见(就像水在冰箱里变成冰)，但是控制这些过程的动力学非常复杂，是非平衡物理领域的一个突出问题
当一个系统经历相变时，新阶段的物质有许多能量相等的“构型”可以采用
在这些情况下，系统的不同部分在称为“域”的区域上采用不同的配置
“这些区域之间的界面被称为拓扑缺陷，减少这些缺陷的数量在许多应用中都非常有价值
减少缺陷的一个常见策略是通过缓慢的阶段转换来放松系统
事实上，根据“Kibble-Zurek”机制(KZM)，预计缺陷的平均数量和相变的驱动时间遵循普遍的幂律
然而，在量子系统中实验测试KZM仍然是一个令人垂涎的目标
在最近发表在《物理评论研究》上的一项研究中，由日本东京理工大学荣誉退休教授西森秀夫领导的一个科学家小组，在两个市场上可买到的量子退火器中探测了KZM的有效性，这是一种用于解决复杂优化问题的量子计算机
这些被称为D波退火器的装置可以重建可控的量子系统，并控制它们随时间的演化，为KZM提供了一个合适的实验平台
首先，科学家们检查了平均缺陷数和退火时间(相变的驱动时间)之间的“幂律”是否适用于被称为“一维横向场伊辛模型”的量子磁系统，KZM预言了退火时间
这个模型代表了一长串“磁偶极子”的方向(自旋)，其中同质区域被缺陷分隔开，看起来相邻的自旋指向不正确的方向
虽然KZM关于平均缺陷数的最初预测在这个系统中是有效的，但科学家们更进一步:虽然KZM的这一扩展最初是为了一个完全“孤立”的量子系统，不受外部参数的影响，但他们发现即使在D波退火器中，它的预测和他们的实验结果也有很好的一致性，D波退火器是“开放”的量子系统
西森教授对这些结果感到兴奋，他说:“我们的工作为多体开放量子系统中的普遍临界动力学提供了第一个实验测试
它也构成了超越原始KZM的某些物理的第一个测试，提供了强有力的实验证据，证明广义理论超越了理论上建立的有效性机制
" 这项研究展示了量子退火器对量子系统进行模拟的潜力，也有助于深入了解物理学的其他领域
在这方面，西森教授说:“我们的结果利用量子退火装置作为平台，来测试和探索非平衡物理的前沿
我们希望我们的工作将激发结合量子退火和非平衡物理中其他普遍原理的进一步研究
“希望这项研究也能促进量子退火在实验物理中的应用
毕竟，谁不喜欢为一个工具寻找新的用途呢？
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