量子退火器揭開多體系統(tǒng)的奧秘

科學家利用量子退火器有效地模擬量子材料，標志著量子計算在材料科學中的應用以及量子存儲器件性能的提升取得了重要進展。

物理學家長期以來一直在追求用由量子粒子組成的計算機模擬量子粒子的想法。這正是于利希研究中心的科學家與斯洛文尼亞同事共同完成的。他們使用量子退火器模擬真實的量子材料，并表明量子退火器可以直接反映材料中電子的微觀相互作用。這一結果是該領域的重大進步，展示了量子計算在解決復雜材料科學問題方面的實際適用性。此外，研究人員還發(fā)現(xiàn)了可以提高量子存儲設備耐用性和能源效率的因素。

理查德費曼在量子計算領域的遺產

20 世紀 80 年代初，理查德·費曼 (Richard Feynman) 曾問過，能否使用傳統(tǒng)計算機精確模擬自然。他的回答是：不可能。世界由基本粒子組成，這些粒子由量子物理原理描述。計算中必須包含的變量呈指數(shù)增長，這讓最強大的超級計算機也達到了極限。相反，費曼建議使用由量子粒子組成的計算機。憑借他的遠見，費曼被許多人視為量子計算之父。

于利希研究中心的科學家與斯洛文尼亞機構的同事們現(xiàn)在表明，這一愿景實際上可以付諸實踐。他們正在研究的應用是所謂的多體系統(tǒng)。這樣的系統(tǒng)描述了大量相互作用的粒子的行為。在量子物理學的背景下，它們有助于解釋諸如絕對零度下的超導性或量子相變等現(xiàn)象。在 0 開爾文溫度下，當磁場等物理參數(shù)發(fā)生變化時，不會發(fā)生熱漲落，而只會發(fā)生量子漲落。

斯洛文尼亞約瑟夫·斯特凡研究所的 Dragan Mihailovi? 解釋說：“研究量子材料的一個挑戰(zhàn)是定量測量和模擬多體系統(tǒng)的相變。”在這項研究中，科學家研究了量子材料 1T-TaS 2，這種材料有廣泛的應用，包括超導電子器件和節(jié)能存儲設備。

來自于利希超級計算中心的 Jaka Vodeb 描述了這種方法：“我們將系統(tǒng)置于非平衡狀態(tài)，并通過實驗和模擬觀察了固態(tài)晶格中的電子在非平衡相變后如何重新排列。”

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