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、拟器抚州市某某化工培训中心姚星灿、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。首次抚州市某某化工培训中心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】相关文章
- 据央视新闻消息,9月19日至20日,中美经济工作组在京举行第五次会议,财政部部长蓝佛安与美方简短寒暄并合影。此次会议由财政部副部长廖岷与美国副财长尚博共同主持,两国经济领域相关部门到会交流。中美双方遵2024-09-29
- 5月6日,北京市海淀区疾病预防控制中心发布情况通报:2024年5月1日,海淀区疾控中心接到关于“醉爱”时尚餐厅发生食品安全问题的情况反映后,立即前往涉事餐厅调查处置,会同市场监管部门对餐厅工作人员、环2024-09-29
- 2021年,硕士研究生小明毕业后被某工程机械公司录用,学校通过快递邮寄小明的人事档案,但公司一直未收到邮件。后来,通过翻看监控录像,小明才发现快递员在派发包裹时没有联系收件人签收,就将档案放在公司前台2024-09-29
- 新京报讯 据@北京公交集团 消息,为方便西二旗智学苑、铭科苑、领秀硅谷、金域华府、融泽嘉园等社区居民前往北京积水潭医院新龙泽院区就医出行,自2024年5月6日起,北京公交集团新开通医专线11路,具体线2024-09-29
- 新华社北京9月25日电 9月25日8时44分,中国人民解放军火箭军向太平洋相关公海海域,成功发射1发携载训练模拟弹头的洲际弹道导弹,准确落入预定海域。此次导弹发射,是火箭军年度军事训练例行性安排,2024-09-29
- 5月8日,由国家大剧院制作创排的全新作品——意大利剧作家哥尔多尼的经典喜剧名作《一仆二主》在北京举行新闻发布会。国家大剧院副院长张尧、导演王剑男、主演董汶亮、杨淇、郭烁杰等主创主演集体亮相,介绍精彩看2024-09-29
最新评论