2024-07-11 14:06:24 來源:百瑞地產(chǎn)網(wǎng)
據(jù)中國科學技術(shù)大學消息,該校潘建偉、陳宇翱、姚星燦、鄧友金等學者成功構(gòu)建了求解費米子哈伯德模型的超冷原子量子模擬器,以超越經(jīng)典計算機的模擬能力首次驗證了該體系中的反鐵磁相變,標志著我國在量子計算研究領域的第二階段中取得里程碑式進展。相關研究成果于當日在線發(fā)表在國際學術(shù)期刊《自然》雜志上。
以高溫超導為代表的強關聯(lián)量子材料,因其科學價值和潛在的巨大經(jīng)濟效益,將極大地推動未來科技的發(fā)展。然而,這些新型量子材料背后的物理機制尚不明確,難以實現(xiàn)有效可控的規(guī)模化制備和應用。
費米子哈伯德模型是晶格中電子運動規(guī)律的最簡化模型,被認為是可能描述高溫超導材料的代表性模型之一,其研究一直面臨著巨大挑戰(zhàn):一方面,該模型在二維和三維下沒有嚴格解析解;另一方面,計算復雜度非常高,即使是超級計算機也無法進行有效的數(shù)值模擬。
三是在量子糾錯的輔助下實現(xiàn)通用容錯量子計算機。
此次潘建偉院士團隊結(jié)合前期研究成果,實現(xiàn)了最低溫度的均勻費米簡并氣體制備,滿足了實現(xiàn)反鐵磁相變所需要的低溫,并進一步創(chuàng)造性地將盒型光勢阱和平頂光晶格技術(shù)相結(jié)合,實現(xiàn)了空間均勻的費米子哈伯德體系的絕熱制備。在此基礎上,研究團隊通過精確調(diào)控相互作用強度、溫度和摻雜濃度,成功構(gòu)建出求解費米子哈伯德模型的超冷原子量子模擬器,直接觀察到反鐵磁相變的確鑿證據(jù)——自旋結(jié)構(gòu)因子在相變點附近呈現(xiàn)冪律的臨界發(fā)散現(xiàn)象,從而首次驗證了費米子哈伯德模型包括摻雜條件下的反鐵磁相變。
該工作推進了對費米子哈伯德模型的理解,不僅是理解高溫超導機理的有效途徑,也是量子計算研究的重大突破。