量子比特为磁性带来了新的旋转：促进量子计算机的应用

使用量子计算机作为量子实验物理平台的研究已经找到了一种使用量子比特或量子比特设计和表征定制磁性物体的方法。这为开发新材料和强大的量子计算开辟了一种新的方法。

“在量子退火器的帮助下，我们展示了一种塑造磁性状态的新方法，”洛斯阿拉莫斯国家实验室理论部的虚拟实验家亚历杭德罗·洛佩兹-贝扎尼拉说。Lopez-Bezanilla是《科学进展》上一篇关于研究的论文的通讯作者。

“我们表明，磁性准晶格可以承载超越经典信息技术的零位和一位状态的状态，”Lopez-Bezanilla说。“通过将磁场应用于一组有限的自旋，我们可以改变准晶体物体的磁性景观。

“准晶体是由一些基本形状重复而成的结构，遵循与常规晶体不同的规则，”他说。

在与洛斯阿拉莫斯的理论物理学家克里斯蒂亚诺·尼索利(Cristiano Nisoli)的这项工作中，D波量子退火计算机充当了对准晶体进行实际物理实验的平台，而不是对它们进行建模。这种方法“让我们和你说话，”洛佩兹-贝扎尼拉说，“因为我们没有运行计算机代码，而是直接进入量子平台，随意设置所有的物理相互作用。

量子比特的起伏

Lopez-Bezanilla在D-Wave计算机上选择了201个量子比特，并将它们相互耦合以重现Penrose准晶体的形状。

自从罗杰·彭罗斯(Roger Penrose)在1970年代构思了以他的名字命名的非周期性结构以来，没有人在每个节点上旋转以观察它们在磁场作用下的行为。

“我把量子比特连接在一起，所以它们复制了他的一个准晶体的几何形状，即所谓的P3，”洛佩兹 - 贝扎尼拉说。“令我惊讶的是，我观察到在结构上施加特定的外部磁场使一些量子比特以相同的概率表现出向上和向下的方向，这导致P3准晶体采用了丰富多样的磁性形状。

操纵量子比特和量子比特与外部场之间的相互作用强度会导致准晶体沉降到不同的磁性排列中，从而提供了在单个对象中编码多个比特信息的前景。

其中一些配置没有量子比特方向的精确排序。

“这可能对我们有利，”Lopez-Bezanilla说，“因为它们可能承载着信息科学感兴趣的量子准粒子。自旋准粒子能够携带不受外部噪声影响的信息。

准粒子是描述一组基本元素的集体行为的便捷方式。质量和电荷等性质可以归因于几个自旋，就好像它们是一体一样移动。

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