因斯布鲁克大学 一类特别吸引人的量子态是物质的拓扑态
信用:IQOQI因斯布鲁克/哈拉尔德里奇 拓扑材料引起了人们极大的兴趣，并可能为材料发展的新时代提供基础
在《科学进展》中，安德烈亚斯·厄尔本、余金龙、彼得·佐勒和贝努瓦·维默施周围的物理学家现在提出了一种新的测量方法，在各种实验平台上识别和表征所谓的拓扑不变量
今天，现代量子模拟器为准备和研究复杂的量子态提供了广泛的可能性
它们是由光学晶格中的超冷原子、里德堡原子、俘获离子或超导量子比特实现的
一类特别吸引人的量子态是物质的拓扑态
大卫·索尔斯、邓肯·霍尔丹和迈克尔·科斯特利兹因其理论发现获得2016年诺贝尔物理学奖
这些物质状态以非局域量子关联为特征，并且对实验中不可避免出现的局域扭曲特别鲁棒
因斯布鲁克大学量子物理中心和奥地利科学院量子光学和量子信息研究所的贝诺特·维默施、余金龙和安德里亚斯·厄尔本写道:“在实验中识别和表征这种拓扑相位是一个巨大的挑战
由于拓扑相位的特殊性质，它们不能通过局部测量来识别
因此，我们正在开发新的测量协议，使实验物理学家能够在实验室中表征这些状态
" 近年来，非交互系统已经实现了这一点
然而，对于相互作用的系统，它在未来也可以被用作拓扑量子计算机，这是不可能的
随机测量得出明确的结果 在《科学进展》中，彼得·佐勒研究小组的物理学家们现在提出了测量协议，使得所谓的拓扑不变量的测量成为可能
这些数学表达式描述了拓扑空间的共同性质，并使得完全识别一维玻色子系统中具有全局对称性的相互作用拓扑状态成为可能
“我们方法的想法是首先在量子模拟器中准备这样一个拓扑状态
现在进行所谓的随机测量，从这些随机测量的统计相关性中提取拓扑不变量，”安德烈亚斯·厄尔本解释说
该方法的具体特征是，尽管拓扑不变量是高度复杂的非局部相关函数，但是它们仍然可以从简单的局部随机测量的统计相关性中提取
正如研究小组最近提出的在计算机或模拟器中比较量子态的方法一样，这种随机测量在今天的实验中是可能的
“因此，我们测量拓扑不变量的协议可以直接应用于现有的实验平台，”贝诺特·维默施说
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