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量子计算的最新研究进展:在71晶格超冷原子量子模拟器中求解Schwinger方程

原始标题:中国科学技术在量子计算和模拟研究方面的突破,然后发表在《自然》上。在71个位点的超冷原子量子模拟器中求解Schwinger方程的示意图:测量场理论描述了基本粒子之间的相互作用,生成和相互作用。晶格及其排列方式。 (附图:施谦辉,梁艳)北京时间11月19日,“自然”在71站点超冷原子量子模拟器Solving Schwinger方程中发表了中国科学技术大学潘建伟教授和袁振生教授的最新研究进展。这一成就使用大规模量子计算和量子模拟方法成功解决了复杂的物理问题。据报道,该研究团队已与德国和意大利的科学家合作开发了专用的量子计算机-一个71站点的超冷原子光学晶格量子模拟器,该模拟器通过精确的控制和操纵成功地模拟了量子电动力学方程的Schwinger模型。 。困在其中的超冷原子首次模拟了标距场和物质场之间的相互作用和转换,观察了局部标距不变性,并使用微观量子控制方法来验证量子多态中的电荷和电荷的描述。身体系统的第一次。电场关系的高斯定理。 “自然”的评论者高度赞扬:“这是通过量子模拟方法研究晶格规场的重要里程碑。它会受到许多学科的关注,包括基本粒子,晶格规场和量子信息。该领域的理论家,原子和分子光学以及固态物理学领域的实验物理学家。 “模拟晶格规场理论的真正步骤:从量子模拟器模块的实现到特定模型的完整模拟”。规范场理论是现代物理学的基础。例如,描述基本粒子相互作用的量子电动力学和标准模型都是满足特定基团对称性的规范场论。但是,求解各种规范场方程的计算复杂度很高,以至于对超级计算机构成了挑战,而量子计算机则寄予厚望。因此,出现了专用的量子计算机-量子模拟器。然而,在当前国际上对标距场模型的初步量子仿真研究中,要么该系统太小,只有2到4个粒子,并且没有局部标尺不变性;要么该系统太小,没有局部标尺不变性。或无法同时生成仪表场和物质场。这两个领域之间的相互作用和转化是无法研究的。因此,以前的研究一直未能观察到规范场理论的最基本特征-局部规范不变性。为了解决这个问题,中国科学技术大学的研究团队开发了独特的量子控制和测量技术,例如自旋相关超晶格,显微镜吸收成像,粒子数分辨率检测等。超冷原子量子模拟器中的Z2量子模拟器关于量规对称的量规场模型单元的哈密顿量的研究,相关结果发表在《自然物理学》杂志上。他们于2017年(今年6月)提出并实现了光学晶格中原子的深度冷却,从而解决了量子模拟器中温度过高和缺陷过多的问题。实验准备了近一百个原子级的大规模量子模拟器,并发表了结果。在“科学”中,杂志。这一最新进展在使用大规模量子模拟器解决复杂的物理问题方面取得了突破。将来,该团队将进一步使用量子模拟方法来研究具有其他组对称性和更高空间尺寸的规范场模型,并且可以扩展到远离平衡的规范场系统,以研究真空衰减和与拓扑角度有关的动力学。重要的身体问题,例如学习过程。这项研究工作得到了科技部,国家自然科学基金,中国科学院,教育部和安徽省的支持。链接到本文:https://doi.org/10.1038/s41586-020-2910-8