超越经典计算机的量子模拟器首次构建
记者10日从中国科学技术大学获悉,经典计算机该校潘建伟、量模陈宇翱、拟器信阳市某某装饰设计运营部姚星灿、首次邓友金等人成功构建了求解费米子哈伯德模型的构建超冷原子量子模拟器,以超越经典计算机的经典计算机模拟能力,首次验证了该体系中的量模反铁磁相变。相关研究成果于10日在线发表在国际学术期刊《自然》上。拟器
图为“天元”量子模拟器示意。首次信阳市某某装饰设计运营部红色和蓝色的构建小球分别代表自旋相反的原子,它们在三维空间交错排列,经典计算机形成了反铁磁晶体。量模原子被光晶格囚禁在玻璃真空腔中。拟器制图:陈磊
国际学术界为量子计算的首次发展设定了三个阶段:一是实现“量子计算优越性”,这一里程碑目前已达到;二是构建实现专用量子模拟机以求解诸如费米子哈伯德模型这一类重要科学问题,这是当前的主要研究目标;三是在量子纠错的辅助下实现通用容错量子计算机。
费米子哈伯德模型是晶格中电子运动规律的最简化模型,被认为是可能描述高温超导材料的代表性模型之一,理论上仅能够明确无掺杂条件下系统的低温状态是反铁磁态。由于系统的复杂性,不仅反铁磁态从未得以实验验证,而且掺杂条件下的系统状态已经无法通过经典超级计算机进行准确数值模拟。因此,构建量子模拟器验证包括掺杂条件下的反铁磁相变,是实现能够求解费米子哈伯德模型的专用量子模拟机关键的第一步。
在前期工作基础上,研究团队进一步降低了盒型光势阱的强度噪声,并结合机器学习优化技术实现了最低温度的均匀费米简并气体制备,满足了实现反铁磁相变所需要的低温。他们创造性地将盒型光势阱和平顶光晶格技术相结合,实现了空间均匀的费米子哈伯德体系的绝热制备。通过精确调控相互作用强度、温度和掺杂浓度,研究团队直接观察到了反铁磁相变的确凿证据——自旋结构因子在相变点附近呈现幂律的临界发散现象,从而首次验证了费米子哈伯德模型包括掺杂条件下的反铁磁相变。
陈宇翱表示,他们首次展现了量子模拟在解决重要科学问题上的巨大优势。《自然》审稿人高度评价该成果:“有望成为现代科技的里程碑和重大突破”“标志着该领域向前迈出了重要的一步”。
【纠错】(责任编辑:探索)
- 外交部:希望欧方拿出诚意和行动
- 湖南怀化新晃县发生山体滑坡 有人员失联
- 河北分数线公布扩散周知!
- 时隔19年再夺冠!中国队击败日本问鼎U18女排亚锦赛
- 打虎!杜玉波被查
- 梁实第28次高考446分,未过四川文科二本线,再次与川大无缘
- 济南千佛山索道遭雷击暂停运营 views+
- 5名高管同时离职!这家金融机构怎么了? views+
- 第一集丨“剧王”表现不尽如人意,“小糊剧”超出预期 views+
- 葡萄牙队:C罗第6次出征欧洲杯,41岁佩佩入选 views+
- 助力乡村全面振兴 农村公路为民众铺就致富路 views+
- 中国女排澳门站名单出炉,朱婷将迎2024国家队首秀 views+
- 付豪:半路杀出的隐形MVP views+
- 尚派青衣韩宜珈挑战昆曲闺门旦,王奉梅亲授《牡丹亭》 views+
- 男子称在免票景区步行上山被强制买车票,大明山景区:正了解 views+
- 在上海影城的杜比剧场,听一场皮亚佐拉的音乐会 views+