博鱼(中国)官方网站【山东科协每日科普】我国首次成功构建超越经典计算机的量子模拟器

　　博鱼中国科学技术大学潘建伟院士团队近日成功构建了求解费米子哈伯德模型的超冷原子量子模拟器，以超越经典计算机的模拟能力，首次观测到该体系中的特殊现象——反铁磁相变，为理解高温超导机理奠定了重要基础。这一研究成果于7月10日在国际学术期刊《自然》上发表博鱼(中国)官方网站。

　　在中国科学院量子创新研究院的实验室里博鱼(中国)官方网站，可以看到一台涉及激光、真空、电子学等不同门类的数千个器件组成的装置，它就是科研团队最新成功构建的超冷原子量子模拟器。它对于求解某一特定科学问题的计算能力已经远远超出了经典计算机。

　　量子模拟，就是利用人造可控的量子系统博鱼(中国)官方网站，在量子的微观世界里模拟一些经典情况下很难计算或者实现的情况。在本次研究中，中国科学技术大学科研团队在实验室里搭建了一个超冷原子量子模拟器，并且成功利用这个量子模拟器，实现了有望描述高温超导机理的一种重要理论模型预言的反铁磁状态。

　　据介绍，费米子哈伯德模型被认为是有希望解释高温超导机理这一困扰物理学界近四十年难题的核心物理模型。一旦理解了它的物理机制，就能够规模化地设计、生产和应用新型的高温超导材料，在电力传输、医学、超算等领域产生变革性影响。

　　目前国际上主流的求解费米子哈伯德模型的量子模拟实验只能同时操控几十个原子，中国科学技术大学科研团队最新构建的量子模拟器能够同时操控大约80万个格点，提升了4个数量级，直接观察到了反铁磁相变的确凿证据，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。

　　上图中红色和蓝色的小球分别代表自旋相反的原子，它们在三维空间交错排列，形成了反铁磁晶体。原子被光晶格囚禁在玻璃真空腔中。

　　经过十多年的持续攻关，科研团队终于成功构建超越经典计算机的量子模拟器，也打开了构建专用量子模拟机的大门。

　　一是要将系统降低到足够低的温度，只有降低到足够低的温度，才能去研究高温超导等物理状态。

　　二是要实现足够大且均匀的体系，因为非均匀性会导致系统内多种状态共存博鱼(中国)官方网站，从而干扰想要研究的对象状态。

　　据介绍博鱼(中国)官方网站，目前全球数十家科研团队都在开展利用量子模拟求解各种科学模型的科研攻关。中国科学技术大学科研团队此次构建的量子模拟器，在国际上首次展现了超冷原子量子模拟拥有超越经典计算机的能力，也为构建能够求解费米子哈伯德模型的专用量子模拟机奠定了坚实的基础。

　　原标题：《【山东科协每日科普】我国首次成功构建超越经典计算机的量子模拟器》

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