Профессор Эрик Гийзельс из Университета Северной Каролины в Чапел-Хилл большую часть своей карьеры был увлечён фундаментальной проблемой в финансовой индустрии: выяснением того, как определить цену любого финансового актива, будущая стоимость которого зависит от рыночных условий. Теперь Гийзельс поставил перед собой новую задачу: изучить влияние, которое квантовые вычисления могут оказать на решение задач ценообразования активов, оптимизации портфеля и других финансовых задач, требующих сложных вычислений.
Он признаёт, что никто не знает, когда квантовые компьютеры найдут коммерческое применение, но, по его словам, важно инвестировать в исследования уже сейчас.
Интервью с Эриком Гийзельсом
Physics Magazine поговорил с Гийзельсом, чтобы узнать, почему это важно.
Все интервью отредактированы для краткости и ясности.
Автор интервью — Рэйчел Берковиц, соответствующий редактор Physics Magazine, базируется в Ванкувере, Канада.
Переворот антиферромагнетика: новые механизмы
Магнитные моменты двух подрешёток, составляющих антиферромагнетик, направлены в противоположные стороны, нейтрализуя друг друга. Но если одна из подрешёток нарушает симметрию инверсии, то переворот обеих приводит к конфигурации с другими транспортными свойствами. Используя это различие, можно использовать антиферромагнетики для хранения и обработки информации.
Мартин Журдан из Университета Иоганна Гутенберга в Майнце в Германии и его коллеги обнаружили, что два разных механизма переворота подрешёток работают на разных временных масштабах.
Обычно исследователи стремятся перевести антиферромагнетик между состояниями, применяя импульсы спин-поляризованного тока. Эти токи заставляют магнитные моменты подрешёток принимать новые конфигурации через явление, известное как спин-орбитальный крутящий момент (SOT). Однако недавно было обнаружено, что, если импульсы достаточно длинные, механическая деформация, вызванная резистивным нагревом, может переводить подрешётки в новые конфигурации как с SOT, так и без него.
Журдан и его коллеги исследовали эти механизмы в тонких плёнках антиферромагнетика Mn₂Au. Этот материал имеет тройное преимущество для таких исследований: он является проводником, его марганцевые подрешётки нарушают симметрию инверсии, а его золотые подрешётки содержат электроны, чья сильная спин-орбитальная связь делает их особенно чувствительными к SOT.
Команда различала два механизма переворота, измеряя магнитные доменные структуры после применения импульсов тока с разными ориентациями. Переворот, вызванный SOT, чувствителен к ориентации тока; переворот, вызванный нагревом, — нет. Исследователи обнаружили, что импульсы длительностью 2,5 наносекунды (нс) давали паттерн SOT, тогда как импульсы длительностью 100 нс и более давали другой, термомагнитоэластический паттерн. Журдан говорит, что в предыдущих экспериментах использовались импульсы тока продолжительностью более 1 микросекунды, так что они, вероятно, работали в последнем режиме.
Автор статьи — Чарльз Дэй, старший редактор Physics Magazine.
Квантовая гравитация: поиск квантовых эффектов
Является ли гравитация квантовой или классической? Этот фундаментальный вопрос решается в предложениях по экспериментам на столе, которые ищут гравитационно-индуцированные квантовые эффекты. Но эти эффекты, если они будут обнаружены, также могут быть объяснены классической моделью гравитационного поля.
Теперь Линь-Цин Чен из IQOQI в Вене и Фламиниа Джакомини из Швейцарской федеральной политехнической школы (ETH) в Цюрихе использовали низкоэнергетическую модель квантовой гравитации, чтобы разработать экспериментальный протокол, который мог бы исследовать квантованность гравитационного поля.
Один из способов проверить квантовую природу гравитации — поместить небольшой массивный объект в квантовую суперпозицию двух положений, например «слева» и «справа», как это произошло бы при прохождении объекта через своего рода двойную щель. Приближение этого двухпозиционного объекта к другому двухпозиционному объекту вызывает их гравитационное взаимодействие, потенциально раскрывающее квантовые корреляции, так называемое гравитационно-индуцированное запутывание.
Однако предсказанные корреляции могли бы появиться, даже если бы гравитационное поле было классическим. Чтобы разработать настоящий тест, Чен и Джакомини предлагают начать с линеаризованной модели квантовой гравитации, которая является низкоэнергетическим приближением, ожидаемым в соответствии с другими теориями (такими как теория струн и петлевая квантовая гравитация).
В рамках этой модели квантовой гравитации исследователи представляют себе два тестовых объекта, которые «делокализованы», то есть их возможные позиции распределены по диапазону, а не ограничены двумя местоположениями. В этом случае исследователи обнаруживают два эффекта — дополнительные особенности в сигнале корреляции, — которые появятся только в том случае, если гравитационное поле квантовано, а не классически.
Авторы признают, что эксперименты такого рода остаются чрезвычайно сложными, но несколько групп работают в этом направлении (см. Synopsis: Unleashing the Quantumness of a Nanoparticle).
Автор статьи — Майкл Ширбер, соответствующий редактор Physics Magazine, базируется в Лионе, Франция.