我國科學(xué)家首次實現(xiàn)超越經(jīng)典計算機(jī)的超冷原子量子模擬器
更新時間：2024/7/11 9:23:45 來源：新華社CNML文字
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新華社合肥7月10日電 探明高溫超導(dǎo)的機(jī)理,，進(jìn)而研制出性能強(qiáng)大的新材料,，是現(xiàn)代物理學(xué)的重大課題。近期,，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)潘建偉,、陳宇翱、姚星燦,、鄧友金等人成功構(gòu)建求解費(fèi)米子哈伯德模型的超冷原子量子模擬器,，以超越經(jīng)典計算機(jī)的模擬能力首次驗證了該體系中的反鐵磁相變，朝著獲得該模型低溫相圖,、理解量子磁性在高溫超導(dǎo)機(jī)理中作用邁出重要一步,。國際學(xué)術(shù)期刊《自然》7月10日發(fā)表了該成果。
超導(dǎo),，指材料在低于某一溫度時,，電阻變?yōu)榱愕默F(xiàn)象。電阻為零的超導(dǎo)體,，在電力輸運(yùn),、信息技術(shù)、生物醫(yī)藥,、交通運(yùn)輸?shù)阮I(lǐng)域存在巨大應(yīng)用價值,。但是，以高溫超導(dǎo)為代表的新材料,，其深層次機(jī)理尚未闡明,，難以規(guī)模化生產(chǎn)和應(yīng)用,。
物理學(xué)家約翰·哈伯德提出的費(fèi)米子哈伯德模型,，是描述高溫超導(dǎo)材料的代表性物理模型之一。但它的求解難度極高,，即使是超級計算機(jī)也難以進(jìn)行有效數(shù)值模擬,。
量子計算提供了新解決方案�,！皬奈⒂^層面看,，世界上絕大部分材料都由原子或分子排列形成的晶格結(jié)構(gòu)組成，而材料的性質(zhì)主要由晶格中的電子的運(yùn)動方式?jīng)Q定,�,！敝锌拼蠼淌谝π菭N說，因此基于光晶格中的超冷原子體系構(gòu)建量子模擬器，對費(fèi)米子哈伯德模型進(jìn)行模擬和求解,，不僅是理解高溫超導(dǎo)機(jī)理的有效途徑,，也是量子計算研究的重大突破。
近期,，中科大潘建偉團(tuán)隊在前期實現(xiàn)盒型光勢阱中的均勻費(fèi)米超流的基礎(chǔ)上,，結(jié)合機(jī)器學(xué)習(xí)優(yōu)化技術(shù)實現(xiàn)最低溫度的均勻費(fèi)米簡并氣體制備，進(jìn)一步創(chuàng)新方法實現(xiàn)空間均勻的費(fèi)米子哈伯德體系的絕熱制備,。在此基礎(chǔ)上通過精確調(diào)控,，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(diǎn)附近呈現(xiàn)冪律的臨界發(fā)散現(xiàn)象。
這項研究為進(jìn)一步求解費(fèi)米子哈伯德模型,，獲取其低溫相圖以及更深入地理解高溫超導(dǎo)機(jī)理奠定基礎(chǔ),，也首次展現(xiàn)了量子模擬在解決經(jīng)典計算機(jī)無法勝任的重要科學(xué)問題上的巨大優(yōu)勢。（記者徐海濤,、戴威,、賈稀荃）
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新華社合肥7月10日電 探明高溫超導(dǎo)的機(jī)理，進(jìn)而研制出性能強(qiáng)大的新材料,，是現(xiàn)代物理學(xué)的重大課題,。近期，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)潘建偉,、陳宇翱,、姚星燦、鄧友金等人成功構(gòu)建求解費(fèi)米子哈伯德模型的超冷原子量子模擬器,，以超越經(jīng)典計算機(jī)的模擬能力首次驗證了該體系中的反鐵磁相變,，朝著獲得該模型低溫相圖、理解量子磁性在高溫超導(dǎo)機(jī)理中作用邁出重要一步,。國際學(xué)術(shù)期刊《自然》7月10日發(fā)表了該成果,。
超導(dǎo)，指材料在低于某一溫度時,，電阻變?yōu)榱愕默F(xiàn)象,。電阻為零的超導(dǎo)體，在電力輸運(yùn),、信息技術(shù),、生物醫(yī)藥、交通運(yùn)輸?shù)阮I(lǐng)域存在巨大應(yīng)用價值,。但是,，以高溫超導(dǎo)為代表的新材料,，其深層次機(jī)理尚未闡明，難以規(guī)�,；a(chǎn)和應(yīng)用,。
物理學(xué)家約翰·哈伯德提出的費(fèi)米子哈伯德模型，是描述高溫超導(dǎo)材料的代表性物理模型之一,。但它的求解難度極高,，即使是超級計算機(jī)也難以進(jìn)行有效數(shù)值模擬。
量子計算提供了新解決方案,�,！皬奈⒂^層面看，世界上絕大部分材料都由原子或分子排列形成的晶格結(jié)構(gòu)組成,，而材料的性質(zhì)主要由晶格中的電子的運(yùn)動方式?jīng)Q定,。”中科大教授姚星燦說,，因此基于光晶格中的超冷原子體系構(gòu)建量子模擬器,，對費(fèi)米子哈伯德模型進(jìn)行模擬和求解，不僅是理解高溫超導(dǎo)機(jī)理的有效途徑,，也是量子計算研究的重大突破,。
近期，中科大潘建偉團(tuán)隊在前期實現(xiàn)盒型光勢阱中的均勻費(fèi)米超流的基礎(chǔ)上,，結(jié)合機(jī)器學(xué)習(xí)優(yōu)化技術(shù)實現(xiàn)最低溫度的均勻費(fèi)米簡并氣體制備,，進(jìn)一步創(chuàng)新方法實現(xiàn)空間均勻的費(fèi)米子哈伯德體系的絕熱制備。在此基礎(chǔ)上通過精確調(diào)控,，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(diǎn)附近呈現(xiàn)冪律的臨界發(fā)散現(xiàn)象,。
這項研究為進(jìn)一步求解費(fèi)米子哈伯德模型，獲取其低溫相圖以及更深入地理解高溫超導(dǎo)機(jī)理奠定基礎(chǔ),，也首次展現(xiàn)了量子模擬在解決經(jīng)典計算機(jī)無法勝任的重要科學(xué)問題上的巨大優(yōu)勢,。（記者徐海濤、戴威,、賈稀荃）
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