跟随折叠 — 量子技术

更小、更具多样性且更强大：来自洛桑和康斯坦茨的物理学家团队开发了以新型耦合腔阵列（CCAs）形式呈现的先进量子技术组件。这些CCAs由无机化合物氮化铌制成，具有高动感电感，使其特别适合超导应用，并成为未来量子计算机中优化量子比特的有希望平台。它们还为量子仿真开辟了新可能，作为受控模型系统来研究更复杂的量子物质的行为。CCAs的拓扑在其功能中起着至关重要的作用。康斯坦茨大学的共同作者奥德·齐尔伯伯格解释了这与皱巴巴的纸张的简单动作之间的联系。

拓扑的问题

对于量子物理学家来说，“拓扑”描述了系统的整体排列如何影响其个体部分——以及细节又如何塑造整体。它提出了这样的问题：周围环境如何影响物理过程？理解系统的拓扑是否有助于预测其组件的行为？

尽管这个概念听起来抽象，但可以通过一个简单的类比来解释。想象一张纸。如果你在中间皱起来，不仅中间会形成褶皱，边缘也会有褶皱。现在，假设你只能观察边缘。如果你在那儿看到皱纹，那很可能中间也皱巴巴的。通过这种方式，边缘提供了对看不见的内部的信息。

奥德·齐尔伯伯格的研究遵循类似的逻辑。他不是研究纸上的折痕，而是研究在结构材料内部移动的光子——光的基本构建块。作为拓扑光子学的先驱，齐尔伯伯格研究量子系统的全球结构如何影响其内部动态。他的工作探讨优化系统的拓扑是否能增强量子行为，是否能通过仔细观察系统的边界揭示其核心的隐藏物理。

“拓扑启发的无序计量器”

在与EPFL的联合项目中，齐尔伯伯格使用的方法与皱巴巴的纸张示例非常相似。物理系统内部的无序（“主体”）扩展到其边界（“边界”）。研究团队利用这一点来改进新的CCAs。尽管物理学家无法直接看到系统的中间部分，但他们可以观察边界，并利用这些信息得出关于主体的结论。这就是研究人员如何检测CCAs中的无序和干扰，从而确保它们顺利工作。奥德·齐尔伯伯格称他的方法为“拓扑启发的无序计量器”，这种创新的测量方法促进了新型CCAs的发展。