科學(xué)家利用量子退火器有效地模擬量子材料，標(biāo)志著量子計(jì)算在材料科學(xué)中的應(yīng)用以及量子存儲(chǔ)器件性能的提升取得了重要進(jìn)展。
物理學(xué)家長(zhǎng)期以來一直在追求用由量子粒子組成的計(jì)算機(jī)模擬量子粒子的想法。這正是于利希研究中心的科學(xué)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(shí)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(jié)果是該領(lǐng)域的重大進(jìn)步，展示了量子計(jì)算在解決復(fù)雜材料科學(xué)問題方面的實(shí)際適用性。此外，研究人員還發(fā)現(xiàn)了可以提高量子存儲(chǔ)設(shè)備耐用性和能源效率的因素。
理查德費(fèi)曼在量子計(jì)算領(lǐng)域的遺產(chǎn)
20 世紀(jì) 80 年代初，理查德·費(fèi)曼 (Richard Feynman) 曾問過，能否使用傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)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(jì)算中必須包含的變量呈指數(shù)增長(zhǎng)，這讓最強(qiáng)大的超級(jí)計(jì)算機(jī)也達(dá)到了極限。相反，費(fèi)曼建議使用由量子粒子組成的計(jì)算機(jī)。憑借他的遠(yuǎn)見，費(fèi)曼被許多人視為量子計(jì)算之父。
于利希研究中心的科學(xué)家與斯洛文尼亞機(jī)構(gòu)的同事們現(xiàn)在表明，這一愿景實(shí)際上可以付諸實(shí)踐。他們正在研究的應(yīng)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(xué)的背景下，它們有助于解釋諸如絕對(duì)零度下的超導(dǎo)性或量子相變等現(xiàn)象。在 0 開爾文溫度下，當(dāng)磁場(chǎng)等物理參數(shù)發(fā)生變化時(shí)，不會(huì)發(fā)生熱漲落，而只會(huì)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(gè)挑戰(zhàn)是定量測(cè)量和模擬多體系統(tǒng)的相變。”在這項(xiàng)研究中，科學(xué)家研究了量子材料 1T-TaS 2，這種材料有廣泛的應(yīng)用，包括超導(dǎo)電子器件和節(jié)能存儲(chǔ)設(shè)備。
來自于利希超級(jí)計(jì)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(shí)驗(yàn)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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