金華籍科學家潘建偉量子領域再獲重大突破

2020-11-25 中國金華網

在71個格點的超冷原子量子模擬器中成功求解施溫格方程|

金華籍科學家潘建偉量子領域再獲重大突破

在71個格點的超冷原子量子模擬器中成功求解施溫格方程|

發布日期: 2020-11-21 來源: 金華日報 作者: 王健 字號:[ 大 中 小 ]

11月19日下午,中國科學技術大學傳來好消息,該校潘建偉、苑震生等科學家團隊與德國海德堡大學、義大利特倫託大學合作,在超冷原子量子計算和模擬研究中取得重要突破:開發了一種專用量子計算機——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。這一成果在北京時間11月19日發表於國際著名學術期刊《自然》雜誌。

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嚴重的挑戰。於是,人們提出了開發專用量子計算機——量子模擬器,構建晶格規範場模型。在國際上,許多頂尖科研機構的研究人員都在用各種辦法進行量子模擬研究,但一直無法觀測規範場理論最基本的特性——局域規範不變性。

由金華籍科學家潘建偉院士領銜的中科大的研究團隊,開發了獨特的自旋依賴超晶格、顯微鏡吸收成像、粒子數分辨探測等量子調控和測量技術,在超冷原子量子模擬器中首先實現對Z2規範對稱性的規範場模型單元哈密頓量的研究;又提出並實現光晶格中原子的深度製冷,解決了量子模擬器溫度過高缺陷過多的問題。他們實驗和理論結合,在71個格點的超冷原子量子模擬器上模擬了一維格點體系的Schwinger模型,首次模擬了規範場與物質場之間的相互作用和轉化、並由此觀測到了局域規範不變性(驗證了高斯定理),在使用規模化的量子模擬器求解複雜物理問題的道路上取得突破性進展。

《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……將受到多個學科領域的關注」「邁出了模擬晶格規範場理論的真正一步」。

近日,潘建偉院士還在騰訊科學WE大會上分享了一個「小目標」:希望通過10—15年的研究,研發具備基本功能的通用量子計算原型機。


 

 

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