KAIST为加速理解高温超导体材料奠定基础

by Paek Jongmin

Published 29 Jan.2024 09:51(KST)

开发量子模拟器纠错技术

KAIST（校长 Lee Gwanghyung）29日表示，物理学系 Choi Jaeyoon 教授研究团队与浦项工科大学 Cho Kilyoung 教授研究团队共同开发了中性原子量子模拟器的纠错技术，成功使之能够揭示拓扑物质和高温超导体物质的特性。

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中性原子光晶格量子模拟器是一种量子计算机。光晶格量子模拟器的主要研究目标，是理解高温超导物质等复杂量子多体问题所遵循的物理定律。即使在几十年后的今天，高温超导物质中究竟通过何种物理机制形成超导性仍未得到明确阐明。高温超导体（High-temperature superconductors）是指在高于绝对零度0度（-273度）的温度下，仍然表现出无电阻超导性的物体。

光晶格量子模拟器近年来已在高温超导体中观测到反铁磁性等现象，是未来解决高温超导问题的有力候选工具，但要系统掌握在观测过程及量子态制备过程中产生的缺陷并加以纠正，极为困难。

KAIST 研究团队开发的新型机器人系统

Choi 教授研究团队开发出一种方法，能够在量子模拟器中测量非局域有序参量的同时，找出实验性缺陷。研究团队还证明，在二维体系中也可以刻画由量子纠缠决定的拓扑物质物性。在成功消除模拟实施过程中产生的缺陷后，拓扑物质的二维非局域有序参量呈现出急剧（超过100倍）增加的趋势，并确认到测量值与原子数目无关而保持恒定，从而全面验证了理论上的预测。

图中显示了二维过渡金属二硫属化物样品的原子结构。明亮的蓝色对应原子空位。通过误差消除算法，可以有效去除自由空穴。

Choi Jaeyoon 教授表示：“本研究是首次证明可以校正中性原子量子模拟器中存在的实验性缺陷，今后将被重要用于发现和刻画诸如用于拓扑量子运算的量子自旋液体等高维拓扑物质。”

此次研究由 KAIST 研究员 Heo Junhyeok 和浦项工科大学学生 Lee Wonjun 作为共同第一作者参与，并于今年1月8日发表在国际学术期刊《Physical Review X》第14卷第1期上。（论文题目：Measuring nonlocal brane order with error-corrected quantum gas microscopes）。