北京時間11月19日，《自然》雜志發(fā)表了中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)教授潘建偉、苑震生等最新研究進(jìn)展，在71個格點(diǎn)的超冷原子量子模擬器中求解施溫格方程。這一成果成功利用規(guī)�；�量子計(jì)算和量子模擬方法求解了復(fù)雜物理問題。 M%_*vD  
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據(jù)悉，研究團(tuán)隊(duì)同德國、意大利科學(xué)家合作，開發(fā)了專用的量子計(jì)算機(jī)——71個格點(diǎn)的超冷原子光晶格量子模擬器，通過精確調(diào)控成功模擬量子電動力學(xué)方程施溫格模型，通過操控束縛在其中的超冷原子，首次模擬了規(guī)范場與物質(zhì)場之間的相互作用和轉(zhuǎn)化，觀測到了局域規(guī)范不變量，并首次使用微觀量子調(diào)控手段在量子多體系統(tǒng)中驗(yàn)證了描述電荷與電場關(guān)系的高斯定理。 +>C26Q  
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《自然》雜志審稿人高度評價稱：“這是量子模擬方法研究晶格規(guī)范場的一個重要的里程碑。它將受到多個學(xué)科領(lǐng)域的關(guān)注，從基本粒子、晶格規(guī)范場、和量子信息方面的理論學(xué)家，到原子分子光學(xué)、固態(tài)物理領(lǐng)域的實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家�！�；“邁出了模擬晶格規(guī)范場理論的真正一步：從實(shí)現(xiàn)量子模擬器的模塊到對特定模型的完全模擬”。 PFpFqJ)Cs"  
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規(guī)范場理論是現(xiàn)代物理學(xué)的根基，如描述基本粒子相互作用的量子電動力學(xué)、標(biāo)準(zhǔn)模型等都是滿足特定群對稱性的規(guī)范場理論。但是，各種規(guī)范場方程求解的計(jì)算復(fù)雜度之高，對超級計(jì)算機(jī)提出挑戰(zhàn)，量子計(jì)算機(jī)被寄予厚望。于是，專用量子計(jì)算機(jī)——量子模擬器應(yīng)運(yùn)而生。但是，在目前國際上對規(guī)范場模型的初步量子模擬研究中，要么是體系太小，僅有2~4個粒子，不具備局域規(guī)范不變性；要么無法同時產(chǎn)生規(guī)范場和物質(zhì)場，更不能研究這兩種場之間的相互作用和轉(zhuǎn)化。因此，此前的研究都無法觀測規(guī)范場理論最基本的特性——局域規(guī)范不變性。 {BlTLAKm  
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為了解決這一問題，中國科大的研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)了獨(dú)特的自旋依賴超晶格、顯微鏡吸收成像、粒子數(shù)分辨探測等量子調(diào)控和測量技術(shù)，在超冷原子量子模擬器中首先實(shí)現(xiàn)了對Z2規(guī)范對稱性的規(guī)范場模型單元哈密頓量的研究，相關(guān)成果2017年發(fā)表于《自然-物理》。今年6月，他們又提出并實(shí)現(xiàn)了光晶格中原子的深度制冷，解決了量子模擬器溫度過高缺陷過多的問題，實(shí)驗(yàn)制備了近百個原子級別的規(guī)�；�量子模擬器，成果發(fā)表于《科學(xué)》雜志。此次最新進(jìn)展在使用規(guī)模化量子模擬器求解復(fù)雜物理問題的道路上取得了突破性進(jìn)展。 \{<ml n  
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未來，該團(tuán)隊(duì)將進(jìn)一步使用量子模擬的方法研究具有其他群對稱性的、更高空間維度的規(guī)范場模型，并可推廣到遠(yuǎn)離平衡態(tài)的規(guī)范場系統(tǒng)，研究真空衰變、與拓?fù)?span onclick="sendmsg('pw_ajax.php','action=relatetag&tagname=角度',this.id)" style="cursor:pointer;border-bottom: 1px solid #FA891B;" id="rlt_14">角度相關(guān)的動力學(xué)過程等重要物理難題。 EC$F|T0f  
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此項(xiàng)研究工作得到科技部、國家自然科學(xué)基金委、中科院、教育部和安徽省等的支持。