Thomas Iadecola werkte zich een weg door de titel van de nieuwste onderzoekspaper die zijn theoretische en analytische werk omvat, waarbij hij geduldig digitale kwantumsimulatie, Floquet-systemen en symmetrie-beschermde topologische fasen uitlegt.

Daarna gaf hij uitleg over niet-evenwichtssystemen, tijdkristallen, 2T-periodiciteit en de 2016 Nobelprijs voor de natuurkunde.

Iadecola's hoekje van de kwantumfysica van de gecondenseerde materie - de studie van hoe toestanden van materie ontstaan ​​uit verzamelingen van atomen en subatomaire deeltjes - kan contra-intuïtief zijn en heeft hooguit een verklaring nodig.

Waar het op neerkomt, zoals uitgelegd door de Koninklijke Zweedse Academie van Wetenschappen bij de aankondiging van de natuurkundeprijs 2016 voor David Thouless, Duncan Haldane en Michael Kosterlitz, is dat onderzoekers steeds meer geheimen van exotische materie onthullen, "een onbekende wereld waar materie kan vreemde toestanden aannemen."

Het nieuwe artikel gepubliceerd in het tijdschrift Nature en co-auteur van Iadecola, een assistent-professor natuurkunde en astronomie van de Iowa State University en een wetenschapper van het Ames National Laboratory, beschrijft simulaties met behulp van kwantumcomputers die observatie mogelijk maakten van een onderscheidende toestand van materie die uit zijn normale evenwicht was gehaald.

De corresponderende auteur van het artikel is Dong-Ling Deng van de Tsinghua Universiteit in Peking, China. Deng en Iadecola werkten in 2017 en '18 samen als postdoctoraal onderzoekers aan de Universiteit van Maryland.

"Ons werk effent de weg naar het verkennen van nieuwe niet-evenwichtsfasen van materie", schreven de auteurs in een samenvatting van hun paper.

Voor jou en mij kunnen die nieuwe toestanden van materie op een dag unieke en nuttige eigenschappen bieden voor nieuwe technologieën. Mogelijke toepassingen in de verwerking van kwantuminformatie zijn precisiemetingswetenschap en informatieopslag.

Voor dit project was Iadecola een ondersteunende wetenschapper die theoretisch werk en data-analyse bijdroeg. Bijvoorbeeld:"In een samenwerkingsproject als dit is het mijn rol om te helpen bij het definiëren van de vragen die de onderzoekers moeten beantwoorden", zei hij.

De belangrijkste vraag die ze in dit artikel hebben beantwoord, is hoe een kwantumcomputerplatform kan worden gebruikt om exotische toestanden van materie te bestuderen en te begrijpen.

"Dit artikel laat zien dat de onderzoekers een heel mooi digitaal kwantumsimulatieplatform hebben," zei Iadecola. "Dit platform kan ook worden toegepast op andere interessante problemen in de kwantumfysica met veel lichamen."

Het project sluit aan bij de werkzaamheden die Iadecola deze zomer start. Het aanstaande project omvat theoretisch werk in kwantumsystemen met veel deeltjes, waaronder het bestuderen hoe delicate kwantumtoestanden kunnen worden behouden. Door dat behoud zouden de toestanden kunnen worden gebruikt voor kwantumberekening, een nieuwe technologie die kwantumdynamica gebruikt om informatie te verwerken en op te slaan.

Iadecola hoopt ook een interdisciplinair curriculum in kwantumcomputing te ontwikkelen in Iowa State om "de pijplijn van kwantumtalent te laten groeien".

Hoewel het project draait om theorie en onderwijs, zegt een samenvatting dat het zal worden benaderd "met het oog op opkomende kwantumtechnologieën".

"We denken aan nieuwe fenomenen," zei Iadecola. "Het realiseren van deze verschijnselen op de huidige kwantumhardware zou de weg kunnen banen om ons naar deze toepassingen in de verwerking van kwantuminformatie te brengen." + Verder verkennen

De realisatie van door metingen geïnduceerde kwantumfasen op een quantumcomputer met ingesloten ionen