英國《自然》雜志近日發表了兩項研究成果，顯示量子模擬器出現重大突破：美國科學家的兩項獨立實驗展示了量子模擬器的受控量子比特（相當于經典計算機中的比特）數量達到50多個，可用于研究經典計算機所無法進行的交互任務，模擬出目前真實物理設備達不到的物理條件。
諾貝爾物理學獎得主費曼在上個世紀80年代提出，自然界本質上是遵循量子力學的，只有用遵循量子力學的裝置，才能更好地模擬它，而這種裝置就是量子模擬器。量子模擬器本質上是一種研究或模擬量子粒子如何交互的量子計算機形式，或者說是解決特定問題的專用量子計算機，其反過來也有助于科學家在未來設計出更出色的量子計算機。此前，少量單獨受控的量子比特已被用于模擬分子等系統，但要進一步向上擴展至更大規模的量子元素集合，從而模擬更加復雜的多體量子系統，一直以來都是一個巨大挑戰。有觀點認為，量子計算機在有50量子位后就能實現“量子霸權”，可以執行常見超級計算機所不能完成的任務。
《自然》雜志所發表的兩項獨立研究展示了具有大量受控量子比特的量子模擬器。美國哈佛大學研究人員米哈伊爾·盧金及其同事使用了51個里德堡原子，而馬里蘭大學克里斯托弗·門羅及其同事，則使用了53個囚禁離子，來研究Ising-型量子磁體的相變——也就是一種簡化的量子交互“玩具”模型。
這兩支團隊都觀察并探究了粒子向有序狀態的轉變，帶來了關于經典方法無法描述的多體交互的認識，有望為研究更大規模系統中的量子動力學和量子模擬提供一個前所未有的平臺。張夢然
來源： 科技日報
