從中國科學技術(shù)大學獲悉，該校潘建偉、陳宇翱、姚星燦、鄧友金等人成功構(gòu)建了求解費米子哈伯德模型的超冷原子模擬器',this.id)" style="cursor:pointer;border-bottom: 1px solid #FA891B;" id="rlt_1">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。相關(guān)研究成果于10日在線發(fā)表在國際學術(shù)期刊《自然》上。

國際學術(shù)界為量子計算的發(fā)展設定了三個階段：一是實現(xiàn)“量子計算優(yōu)越性”，這一里程碑目前已達到；二是實現(xiàn)專用量子模擬機以求解諸如費米子哈伯德模型這一類重要科學問題，這是當前的主要研究目標；三是在量子糾錯的輔助下實現(xiàn)通用容錯量子計算機。

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，理論上僅能夠明確無摻雜條件下系統(tǒng)的低溫狀態(tài)是反鐵磁態(tài)。由于系統(tǒng)的復雜性，不僅反鐵磁態(tài)從未得以實驗驗證，而且摻雜條件下的系統(tǒng)狀態(tài)已經(jīng)無法通過經(jīng)典超級計算機進行準確數(shù)值模擬。因此，構(gòu)建量子模擬器驗證包括摻雜條件下的反鐵磁相變，是實現(xiàn)能夠求解費米子哈伯德模型的專用量子模擬機關(guān)鍵的第一步。

在前期工作基礎(chǔ)上，研究團隊進一步降低了盒型光勢阱的強度噪聲，并結(jié)合機器學習優(yōu)化技術(shù)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。他們創(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。通過精確調(diào)控相互作用強度、溫度和摻雜濃度，研究團隊直接觀察到了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。

陳宇翱表示，他們首次展現(xiàn)了量子模擬在解決重要科學問題上的巨大優(yōu)勢�！蹲匀弧穼徃迦烁叨仍u價該成果：“有望成為現(xiàn)代科技的里程碑和重大突破”“標志著該領(lǐng)域向前邁出了重要的一步”。