安徽網 大皖客戶端訊 記者從中國科大獲悉，該校潘建偉、苑震生等與德國海德堡大學、義大利特倫託大學的合作者在超冷原子量子計算和模擬研究中取得重要突破：他們開發了一種專用的量子計算機---71個格點的超冷原子光晶格量子模擬器，對量子電動力學方程施溫格模型進行了成功模擬，通過操控束縛在其中的超冷原子，從實驗上觀測到了局域規範不變量，首次使用微觀量子調控手段在量子多體系統中驗證了描述電荷與電場關係的高斯定理，取得了利用規模化量子計算和量子模擬方法求解複雜物理問題的重要突破。北京時間11月19日，國際著名學術期刊《自然》雜誌發表了該研究成果。
規範場理論是現代物理學的根基，如描述基本粒子相互作用的量子電動力學、標準模型等都是滿足特定群對稱性的規範場理論。迄今為止，標準模型成為統一描述強、弱、電磁三種相互作用的最成功的理論。在該理論的發展過程中，楊振寧、米爾斯、溫伯格、費曼等科學家都做出了重要的貢獻。伴隨著規範場理論半個多世紀的發展，科學家們發現各種規範場方程求解的計算複雜度非常高，對超級計算機的數值計算能力形成了嚴重的挑戰。
《自然》雜誌的審稿人對此工作給予了高度評價，認為這項工作「是量子模擬方法研究晶格規範場的一個重要的裡程碑……該工作同時模擬了物質場和規範場，是相關交叉學科研究的裡程碑。它將受到多個學科領域的關注，從基本粒子、晶格規範場、和量子信息方面的理論學家，到原子分子光學、固態物理領域的實驗物理學家.」；「邁出了模擬晶格規範場理論的真正一步：從實現量子模擬器的模塊到對特定模型的完全模擬。」
在上述相關工作的基礎上，該團隊將進一步使用量子模擬的方法研究具有其他群對稱性的、更高空間維度的規範場模型，並可推廣到遠離平衡態的規範場系統，研究真空衰變、與拓撲角度相關的動力學過程等重要物理難題。近年來，潘建偉研究團隊在利用超冷原子產生大規模量子糾纏態進行量子計算、構建拓撲量子計算系統、模擬凝聚態超流模型、模擬人工規範場、開展超冷化學研究等方面取得了一系列原創性的科研成果，成為國際上超冷原子量子計算和量子模擬領域的領跑團隊之一。
新安晚報 安徽網 大皖客戶端記者 陳牧