量子模拟器研究获重大突破 受控量子比特超50多个

2017-12-05 科技日报

12月4日消息,英国《自然》杂志近日发表了两项研究成果,显示量子模拟器出现重大突破:美国科学家的两项独立实验展示了量子模拟器的受控量子比特(相当于经典计算机中的比特)数量达到50多个,可用于研究经典计算机所无法进行的交互任务,模拟出目前真实物理设备达不到的物理条件。

诺贝尔物理学奖得主费曼在上个世纪80年代提出,自然界本质上是遵循量子力学的,只有用遵循量子力学的装置,才能更好地模拟它,而这种装置就是量子模拟器。量子模拟器本质上是一种研究或模拟量子粒子如何交互的量子计算机形式,或者说是解决特定问题的专用量子计算机,其反过来也有助于科学家在未来设计出更出色的量子计算机。此前,少量单独受控的量子比特已被用于模拟分子等系统,但要进一步向上扩展至更大规模的量子元素集合,从而模拟更加复杂的多体量子系统,一直以来都是一个巨大挑战。有观点认为,量子计算机在有50量子位后就能实现“量子霸权”,可以执行常见超级计算机所不能完成的任务。

《自然》杂志所发表的两项独立研究展示了具有大量受控量子比特的量子模拟器。美国哈佛大学研究人员米哈伊尔·卢金及其同事使用了51个里德堡原子,而马里兰大学克里斯托弗·门罗及其同事,则使用了53个囚禁离子,来研究Ising-型量子磁体的相变——也就是一种简化的量子交互“玩具”模型。

这两支团队都观察并探究了粒子向有序状态的转变,带来了关于经典方法无法描述的多体交互的认识,有望为研究更大规模系统中的量子动力学和量子模拟提供一个前所未有的平台。

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