超過50個(gè)比特！量子模擬器研究獲重大突破
英國《自然》雜志近日發(fā)表了兩項(xiàng)研究成果，顯示量子模擬器出現(xiàn)重大突破：美國科學(xué)家的兩項(xiàng)獨(dú)立實(shí)驗(yàn)展示了量子模擬器的受控量子比特（相當(dāng)于經(jīng)典計(jì)算機(jī)中的比特）數(shù)量達(dá)到50多個(gè)，可用于研究經(jīng)典計(jì)算機(jī)所無法進(jìn)行的交互任務(wù)，模擬出目前真實(shí)物理設(shè)備達(dá)不到的物理?xiàng)l件。
諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)得主費(fèi)曼在上個(gè)世紀(jì)80年代提出，自然界本質(zhì)上是遵循量子力學(xué)的，只有用遵循量子力學(xué)的裝置，才能更好地模擬它，而這種裝置就是量子模擬器。量子模擬器本質(zhì)上是一種研究或模擬量子粒子如何交互的量子計(jì)算機(jī)形式，或者說是解決特定問題的專用量子計(jì)算機(jī)，其反過來也有助于科學(xué)家在未來設(shè)計(jì)出更出色的量子計(jì)算機(jī)。此前，少量單獨(dú)受控的量子比特已被用于模擬分子等系統(tǒng)，但要進(jìn)一步向上擴(kuò)展至更大規(guī)模的量子元素集合，從而模擬更加復(fù)雜的多體量子系統(tǒng)，一直以來都是一個(gè)巨大挑戰(zhàn)。有觀點(diǎn)認(rèn)為，量子計(jì)算機(jī)在有50量子位后就能實(shí)現(xiàn)“量子霸權(quán)”，可以執(zhí)行常見超級(jí)計(jì)算機(jī)所不能完成的任務(wù)。
《自然》雜志所發(fā)表的兩項(xiàng)獨(dú)立研究展示了具有大量受控量子比特的量子模擬器。美國哈佛大學(xué)研究人員米哈伊爾·盧金及其同事使用了51個(gè)里德堡原子，而馬里蘭大學(xué)克里斯托弗·門羅及其同事，則使用了53個(gè)囚禁離子，來研究Ising-型量子磁體的相變——也就是一種簡(jiǎn)化的量子交互“玩具”模型。
這兩支團(tuán)隊(duì)都觀察并探究了粒子向有序狀態(tài)的轉(zhuǎn)變，帶來了關(guān)于經(jīng)典方法無法描述的多體交互的認(rèn)識(shí)，有望為研究更大規(guī)模系統(tǒng)中的量子動(dòng)力學(xué)和量子模擬提供一個(gè)前所未有的平臺(tái)。
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