通过量子退火实现有限温度临界性

《Nature Communications》：Finite-temperature criticality through quantum annealing

　　

摘要

有限温度下的临界现象存在于众多物理系统中，但由于相变附近的计算瓶颈，对其研究仍然具有挑战性。量子退火器作为一种可能突破经典方法局限、用于研究有限温度下临界现象的工具，受到了广泛关注，但其精确描述临界现象的能力仍受噪声、硬件限制以及热波动的制约。在这里，我们通过引入一种采样方案来克服这些难题，该方案结合了实时温度推断与实验过程中对能量尺度的精细控制。借助巧妙的嵌入策略，我们能够完整地捕捉到在环面晶格上构成的典型二维伊辛铁磁体在多达2640个自旋尺度下的有限温度临界行为。通过调节系统的能量尺度并减少器件缺陷，我们可以获取有效的玻尔兹曼分布，从而确定临界温度及相关的全局临界指数。我们的方法为研究有限温度下各类系统中的平衡与非平衡临界现象打开了新途径。