消费日报网 > 时尚生活 > 科技

71个格点的量子模拟器 成功求解量子电动力学方程

时间:2020-11-20 10:21:47 来源:科技日报

来自中国科学技术大学等国内外单位的研究人员在超冷原子量子计算和模拟研究中取得重要突破,他们开发了一种专用的量子计算机——71个格点的超冷原子光晶格量子模拟器,对量子电动力学方程施温格模型进行了成功求解,通过操控束缚在其中的超冷原子,首次模拟了规范场与物质场之间的相互作用和转化,并由此观测到了局域规范不变性。相关研究成果11月19日在线发表于《自然》杂志上。

       规范场理论是现代物理学的根基,主要用来描述基本粒子之间的相互作用、产生和湮灭过程。伴随着规范场理论半个多世纪的发展,科学家们发现各种规范场方程求解的计算复杂度非常高,对超级计算机的数值计算能力形成了严重的挑战。

       于是,人们提出了开发一种被称为量子模拟器的专用量子计算机,来构建晶格规范场模型,在实验中通过对模拟器各种参数的精准调控来制备目标量子物态,并用量子气体显微镜成像等手段,观测所模拟的量子物态的相变、量子关联等性质,获得待研究规范场模型的各种物理性质。

       “在国际上,有不少研究人员用超冷原子、囚禁离子等体系对规范场模型的基本单元进行了初步的量子模拟研究。但是,这些实验要么体系太小,不具备局域规范不变性,要么无法同时产生规范场和物质场,更不能研究这两种场之间的相互作用和转化。”中国科技大学常务副校长、中国科学院院士潘建伟说,因此,此前的研究都无法观测规范场理论最基本的特性——局域规范不变性。

       为此,研究人员开发了71个格点的超冷原子量子模拟器,模拟一维格点体系的施温格模型,从实验上观测到了局域规范不变量,首次使用微观量子调控手段在量子多体系统中验证了描述电荷与电场关系的高斯定理,在使用规模化的量子模拟器求解复杂物理问题的道路上取得了突破性进展。

       《自然》杂志审稿人对该工作给予了高度评价。他们认为这项工作“是量子模拟方法研究晶格规范场的一个重要的里程碑”,“迈出了模拟晶格规范场理论的真正一步:从实现量子模拟器的模块到对特定模型的完全模拟”。

       中国科技大学教授苑震生表示,未来研究团队将进一步使用量子模拟的方法研究具有其他群对称性的、更高空间维度的规范场模型,并可推广到远离平衡态的规范场系统,研究真空衰变、与拓扑角度相关的动力学过程等重要物理难题。

消费日报网版权及免责声明:
1. 凡本网注明“来源:消费日报网” 的所有作品,版权均属于消费日报网。如转载,须注明“来源:消费日报网”。违反上述声明者,本网将追究其相关法律责任。
2. 凡本网注明 “来源:XXX(非消费日报网)” 的作品,均转载自其它媒体,转载目的在于传递更多信息,并不代表本网赞同其观点和对其真实性负责。
3. 任何单位或个人认为消费日报网的内容可能涉嫌侵犯其合法权益,应及时向消费日报网书面反馈,并提供相关证明材料和理由,本网站在收到上述文件并审核后,会采取相应措施。
4. 消费日报网对于任何包含、经由链接、下载或其它途径所获得的有关本网站的任何内容、信息或广告,不声明或保证其正确性或可靠性。用户自行承担使用本网站的风险。
5. 基于技术和不可预见的原因而导致的服务中断,或者因用户的非法操作而造成的损失,消费日报网不负责任。
6. 如因版权和其它问题需要同本网联系的,请在文章刊发后30日内进行。
7. 联系邮箱:xfrbw218@163.com  电话:010-67637706

标签:
编辑: 刘坤媛
相关新闻

华讯方舟集团:面对制裁,以高科技赋能双循环新发展格局

  随着美国不断加大对中国高科技企业制裁力度,与华为一样,同在深圳的华讯方舟科技有限公司(以下简称“华讯方舟集团”)同样出现在美国制裁名单上,也同样令人担忧。华讯方舟集团于2007年成立于最具创...

史上最全小麦基因组序列图集问世

据最新一期《自然》杂志报道,加拿大萨斯喀彻温大学领导的国际团队在一项对全球小麦生产具有里程碑意义的研究——10+基因组计划中,对代表全球育种计划的15个小麦品种的基因组进行了测序。这将使科学家...

5G时代赋能AI技术创造引领亚博体育新时代大机遇新挑战

  随着5G时代的到来,5G赋能AI是科技界的大机遇,可以深刻影响到各个行业的发展格局和竞争态势。能够跟上其发展速率,就有可能抓住亚博体育其中的机会,进而重构自身的业务与市场地位。把握5G+AI真...

新“基因剪刀”可切除免疫缺陷病毒基因

据在线发表于《自然·通信》上的一项最新研究,美国科学家已成功从非人类灵长类动物的基因组中编辑了SIV(猴免疫缺陷病毒,与人类免疫缺陷病毒HIV密切相关,即艾滋病的病因)。这一突破是在艾滋病病毒...

人脸识别 有温度更要守法度

近日,备受关注的“人脸识别第一案”一审公开宣判——杭州市民郭兵诉杭州野生动物世界一案中,法院判决杭州野生动物世界赔偿郭兵合同利益损失及交通费,删除其办理指纹年卡时提交的包括照片在内的面部特征...

嫦娥五号月球“取货” “土特产”如何带回?

  央视网消息:按照计划,嫦娥五号这个“星际快递员”将在月球表面取“土特产”,随后带着2公斤重的月球“包裹”回地球。这项工作具体怎么进行呢?一起来了解一下。  精准平稳抓住唯一机会成功来到月球...