물리학발표 2026.09· 0

양자 고리의 열역학 및 열-기계 반응

본 연구는 비최소 스핀-궤도 결합을 가진 1차원 양자 고리에 갇힌 페르미온의 열역학적 및 열-기계적 특성을 탐구합니다. 반대칭 텐서장과의 비최소 결합으로 유도된 스핀-궤도 상호작용이 시스템에 미치는 영향을 분석했습니다. 동반 연구에서 얻은 정확한 스펙트럼을 활용하여 정준 및 대정준 앙상블 기술을 개발했습니다. 결합 매개변수 \xi가 각운동량 분기를 변형시키고 저에너지 스펙트럼을 재구성하며, 내부 에너지, 엔트로피, 열용량 및 스핀-궤도 반응 함수에 명확한 특징을 남김을 확인했습니다. 또한, 고리 둘레를 준정적 열역학 변수로 취급하여 유효 열-기계적 기술을 정립했습니다. 이를 통해 미시적 스펙트럼과 직접 연결되는 압력 유사량 및 관련 반응 계수를 도출했습니다. 대정준 앙상블에서는 페르미 통계가 반응을 크게 증폭시켜, 중간 규모의 드 하스-판 알펜 진동과 유사한 결합 의존적 불안정성과 부호 변화를 유발합니다. 자유 에너지의 지수 재합산을 기반으로 하는 현상학적 상호작용 확장 모델을 도입하여, 집단 효과가 열-기계적 반응을 강화하고 비정상적인 열 수축을 유도할 수 있음을 보였습니다. 본 연구 결과는 스펙트럼 변형, 유한 크기 열역학, 그리고 스핀-궤도 활성 양자 고리에서 나타나는 기계적 거동 사이의 연관성을 제시합니다.

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물리학발표 2026.03· 8최근 1년 8회

페르미온 가우시안 상태의 비안정성

이 연구는 페르미온 가우시안 상태에서 비안정성(non-stabilizerness)을 정량화하는 효율적인 방법을 제시한다. 방대한 얽힘으로 인해 그동안 어려웠던 문제를 해결하며, 수백 큐비트 시스템에서 안정자 르네이 엔트로피(SRE)를 계산한다. 결정론적 점 과정(determinantal point process) 기반의 완벽 샘플링 기법을 활용하여, 입자 보존 유무에 관계없이 무작위 가우시안 상태를 벤치마킹했다. 그 결과, Haar 무작위 상태와 동일한 광범위한 선행 동작과 로그 스케일의 부차적인 보정을 확인했다. 또한, 계산 기저(Fock basis)에서의 참여 엔트로피에 대한 정확한 공식을 도출하여 이러한 발견을 뒷받침했다. 가우시안 게이트를 포함하는 무작위 유니타리 회로에서 비안정성의 시간 진화를 조사한 결과, 시스템 크기에 로그 스케일로 수렴하는 시간을 관찰했다. 이 샘플링 알고리즘을 2차원 자유 페르미온 위상 모델에 적용하여 상전이 경계에서 비안정성의 급격한 변화를 발견했다. 이는 고차원 양자 다체계의 다양한 상을 탐색하는 데 있어 본 접근 방식의 강력한 잠재력을 보여준다.

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