我国量子计算和量子模拟研究取得新突破

来源：福建科协

近日，中国科学技术大学潘建伟、苑震生等与德国海德堡大学、意大利特伦托大学等联合国际研究团队，在超冷原子量子计算和模拟研究中取得新进展，实现了利用规模化量子体系求解复杂物理问题的重要突破。这一成果19日在国际学术期刊《自然》发表。

▲示意图

研究团队开发了一种专用的量子计算机，通过操控束缚在其中的超冷原子，首次使用微观量子调控手段在量子多体系统中验证了描述电荷与电场关系的高斯定理。

▲图：一维格点Schwinger模型描述正反粒子通过电场传递相互作用，而正负粒子湮灭后转化成了电场激发。一维Hubbard模型描述光晶格中的冷原子隧穿和相互作用的过程，在特定的势阱形状下，一维Hubbard模型与Schwinger模型的群对称性相同。

中国科学院院士、中国科学技术大学教授潘建伟介绍：“实验中在71个光晶格里面先装进71个原子，然后把部分原子吹跑之后，还剩下36个原子，利用晶格中超冷原子之间的相互作用及其在晶格中的排布模式，就能模拟粒子与规范场之间的相互作用和转化，如正反粒子湮灭产生光子的过程。”

中国科学技术大学苑震生教授介绍：“实验显示，用超冷原子形成的光晶格中的整体物理状态，和高能物理中高能粒子碰撞产生新粒子的过程是相似的。这也是首次用量子模拟器来模拟高能物理中的复杂物理过程。”

《自然》杂志的审稿人对此工作给予了高度评价，认为这项工作“是量子模拟方法研究晶格规范场的一个重要的里程碑”；“迈出了模拟晶格规范场理论的真正一步，从实现量子模拟器的模块到对特定模型的完全模拟”。

来源：央视新闻、中国科大新闻网