量子科技中心_量科网

研究人员研究了具有周期性边界条件的二维横场伊辛铁磁体在量子退火过程中（从高场到零场）残留缺陷的系统尺寸与退火速率标度关系。尽管通过薛定谔方程精确求解可研究的系统尺寸限于L≤6，但该团队在量子相变点清晰观测到了Kibble-Zurek（KZ）临界时间标度∝L^(z+1/ν)（采用三维伊辛模型临界指数z=1和ν≈0.63）。同时观测到过程结束时受能隙保护的基态保真度也呈现KZ标度行为。在有序相中，其他物理量受限于以下动力学过程：受限缺陷通过粗化演化的激发态（时间标度∝L²），以及跨越系统的条纹缺陷界面涨落（寿命标度∝L³）。该工作部分方法和结论借鉴了经典模拟退火的研究，并获得了新认知。研究人员详细表征了跨越系统的拓扑缺陷（周期性系统中具有绕数特征的畴结构）演化过程，发现不同绕数畴结构（W=(1,0)/(0,1)仅横向/纵向跨越系统，W=(1,1)对角线跨越系统）具有不同动力学标度：前者在固定温度有序态下衰变时间标度为∝L³，后者则呈现更长的∝L^3.4标度。由于L^3.4超越了经典KZ标度L^(z+1/ν)（ν=1，z≈2.17），即使在最终T=0态观测时，系统存在W=(1,1)畴结构的概率仍保持KZ标度特征，而常规观测量则受L²和L³有序化时间标度支配。在开放边界条件系统中，除缺失对角畴壁较慢时间标度外（此时会平滑演化为横向/纵向畴壁），观测到相同标度行为。量子退火中，通过界面涨落消除W=(1,0)/(0,1)畴的L³时间标度同样超越相关KZ标度，因此这些畴的消除仍归因于KZ机制。研究人员开发了专门分析方法，可在激发态集体演化中检测L³标度，该方法同样适用于量子退火实验。协议结束时三种不同时间标度的共存，为采用本工作开发的方法对量子退火设备进行多维度严格测试提供了可能。