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          中國首次成功構(gòu)建超越經(jīng)典計算機的“天元”量子模擬器

          2024-07-11 01:19:41

          來源:中國新聞網(wǎng)

            中新社合肥7月11日電 (記者 吳蘭)中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)(下稱“中國科大”)潘建偉、陳宇翱、姚星燦、鄧友金等人近日成功構(gòu)建了超越經(jīng)典計算機的“天元”量子模擬器,率先取得量子計算第二階段里程碑式進(jìn)展。

            “天元”量子模擬器是首次實現(xiàn)超越經(jīng)典計算機的費米子哈伯德模型的超冷原子量子模擬器。相關(guān)研究成果于7月10日在線發(fā)表在國際學(xué)術(shù)期刊《自然》(Nature)上。

          費米子哈伯德模型量子模擬器示意圖。紅色和藍(lán)色的小球分別代表自旋相反的原子,它們在三維空間交錯排列,形成了反鐵磁晶體。原子被光晶格囚禁在玻璃真空腔中?!£惱?制圖。

            國際學(xué)術(shù)界為量子計算的發(fā)展設(shè)定了三個階段。陳宇翱教授介紹,隨著美國谷歌公司“懸鈴木”以及中國科大“九章”系列、“祖沖之號”系列量子計算原型機的實現(xiàn),“量子計算優(yōu)越性”的第一階段目標(biāo)已經(jīng)達(dá)到。

            “實現(xiàn)專用量子模擬機以求解諸如費米子哈伯德模型這一類重要科學(xué)問題是第二階段,也是當(dāng)前的主要研究目標(biāo)?!标愑畎空f,因此構(gòu)建量子模擬器驗證包括摻雜條件下的反鐵磁相變,是實現(xiàn)能夠求解費米子哈伯德模型的專用量子模擬機的第一步。在量子糾錯的輔助下實現(xiàn)通用容錯量子計算機則是第三階段目標(biāo)。

            “光晶格中的超冷原子具有諸多優(yōu)勢,是最有希望構(gòu)建專用量子模擬機以求解費米子哈伯德模型的體系之一?!币π菭N教授說,以往實驗中光晶格強度的非均勻性和費米原子制冷存在的困難,使得反鐵磁相變一直無法實現(xiàn)。

            為了解決這些難題,研究團(tuán)隊在前期研究基礎(chǔ)上,進(jìn)一步發(fā)展了平頂光晶格技術(shù),并通過精確調(diào)控相互作用強度、溫度和摻雜濃度,直接觀察到確鑿證據(jù),從而首次驗證了費米子哈伯德模型包括摻雜條件下的反鐵磁相變。

            據(jù)介紹,該工作首次展現(xiàn)了量子模擬在解決經(jīng)典計算機無法勝任的重要科學(xué)問題上的巨大優(yōu)勢。(完)

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