刊登在"自然"雜志上 中國量子計算與量子模擬研究的一個重要突破
11月20日--中國在過冷原子的量子計算和模擬方面又取得了突破。
根據中國科學院的消息，中國科技大學的潘建偉、袁振生，以及德國海德堡大學和意大利特倫托大學的合著者，在計算和模擬超冷原子量方面取得了重大突破。
他們研制了一臺特殊的量子計算機--71格過冷原子光學晶格量子模擬器，并成功地模擬了量子電動力學方程的Schwann模型。通過控制其中的過冷原子，從實驗中觀察到局域規范不變量。
這是物理學家第一次通過微觀量子調控來驗證描述量子多體系統電荷與電場關系的高斯定理，并利用大規模量子計算和量子模擬方法實現了在解決復雜物理問題方面的重大突破。
11月19日凌晨，國際學術期刊"自然"發表了這項研究的成果。據"自然"雜志的評論員說，這是"用量子模擬方法研究格點規范場的一個重要里程碑"，"在模擬格點規范場理論方面邁出了真正的一步：從實現量子模擬器的模塊到完全模擬特定的模型"。
據報道，規范場理論是現代物理學的基礎，它主要用來描述基本粒子之間的相互作用、產生和湮滅過程。隨著規范場理論的發展，半個多世紀以來，科學家們發現求解各種規范場方程的計算復雜性很高，這對超級計算機的數值計算能力提出了嚴重的挑戰。
世界上許多著名的研究機構都試圖利用過冷原子、俘獲離子等系統對規范場模型的基本單元進行初步的量子模擬。然而，這些實驗要么太小，不能同時產生規范場和物質場，更不用說研究兩個場之間的相互作用和轉換。因此，以往的研究都不能觀察規范場理論最基本的特征--局域規范不變性。
為此，中科大研究團隊發展了獨特的量子控制和測量技術，如自旋相關超晶格，微觀吸收成像，粒子數分辨率探測等。在過冷原子量子模擬器中，研究了Z2規范對稱的規范場模型單元的哈密爾頓量。在此基礎上，聯合研究團隊在71格點過冷原子量子模擬器上模擬了一維格點體系的雪旺模型，首次模擬了規范場與物質場的相互作用和轉化，觀測到了局域規范不變性，驗證了高斯定理，在利用大規模量子模擬器解決復雜物理問題的道路上取得了突破
