Um novo método permite que os físicos estudem sistemas Corridor quânticos fracionários e qualquer comportamento em escala e precisão sem precedentes
Quando os elétrons são colocados em um campo magnético forte e resfriados a temperaturas muito baixas, eles param de se comportar de forma independente e passam a atuar como um fluido coletivo. Isso é conhecido como sistema Corridor quântico fracionário (FQH). Neste regime, os elétrons perdem seu comportamento particular person e atuam como um sistema correlacionado. As fortes interações entre eles produzem quasipartículas chamadas anyons. Estas não são partículas reais, mas sim partículas eficazes que emergem do comportamento coletivo e possuem propriedades incomuns que não ocorrem em sistemas comuns.
Qualquer um exibe um comportamento trançado: quando eles são movidos um em torno do outro, o sistema lembra o caminho percorrido. Na trança Abeliana, isso adiciona apenas uma fase simples, de modo que o estado quântico permanece efetivamente inalterado. Em contraste, a trança não-Abeliana transforma o estado quântico em um estado diferente, que pode ser medido e usado para codificar informações.
Para estudar esses sistemas, os físicos devem calcular propriedades mensuráveis a partir de funções de onda complicadas, o que é um desafio computacional, especialmente para sistemas grandes. O método tradicional, Metropolis Monte Carlo, é lento e luta com um grande número de elétrons, limitando o tamanho do sistema, a precisão e a capacidade de testar teorias avançadas.
Neste trabalho, os pesquisadores desenvolveram um novo método de simulação, Hybrid Monte Carlo (HMC), para funções de onda FQH. Inclui atualizações globais (atualizando muitos elétrons de uma vez) e dupla projeção estereográfica para amostrar com mais precisão as posições das partículas, tornando-o muito mais rápido e eficiente do que o método Metropolis.
Usando este método aprimorado, eles calcularam com precisão as propriedades das bordas que revelam a topologia do sistema, bem como matrizes trançadas de alta qualidade de quase-buracos não-Abelianos, que são cruciais porque tal trança sustenta a computação quântica topológica. No geral, este trabalho permite simulações rápidas e em grande escala, permitindo um estudo mais preciso de estados quânticos exóticos e seu comportamento em qualquer lugar, avançando tanto a física basic quanto a computação quântica topológica.
Quer saber mais sobre esse assunto?
Uma revisão dos efeitos Corridor quânticos em heteroestruturas MgZnO/ZnO por José Falson e Masashi Kawasaki (2018)