物理学家成功模拟相互作用量子粒子系统中的高度扩散

发布时间：2023-10-12 14:22:54 所属栏目：外闻来源：

导读：圣三一大学的量子物理学家与都柏林 IBM 公司合作，成功地在量子计算机上模拟了一个相互作用量子粒子系统中的超级扩散。这是在量子硬件上进行高难度量子传输计算的第一步，随着硬件的不断改进，这项工作可能有望为我国

圣三一大学的量子物理学家与都柏林 IBM 公司合作，成功地在量子计算机上模拟了一个相互作用量子粒子系统中的超级扩散。这是在量子硬件上进行高难度量子传输计算的第一步，随着硬件的不断改进，这项工作可能有望为我国的凝聚态物理和生物材料科学研究带来一些新的理论上的启示。

IBM 是令人兴奋的量子计算领域的全球领导者。这项研究中使用的早期量子计算机由27个超导量子比特组成，物理上位于IBM位于纽约克城高地的实验室内，并在都柏林进行远程编程。

量子计算是目前最令人兴奋的技术之一，预计在未来十年内将逐渐接近商业应用。除了商业应用，量子计算机还能帮助解决一些令人着迷的基本问题。都柏林圣三一大学和 IBM 的团队就解决了这样一个有关量子模拟的问题。

一般来说，模拟由许多相互作用的成分组成的复杂量子系统的动力学问题，对传统计算机来说是一项艰巨的挑战。考虑到这一特定设备上的27 个量子位。在量子力学中，这样一个系统的状态是由一个称为波函数的对象来进行数学描述的。要使用标准计算机来描述这个对象，就需要在内存中存储大量的系数，而这些系数的需求是随着量子比特数量的增加而呈指数级增长的；在这个模拟案例中，大约需要1.34 亿个系数。

一些最简单的非三维量子系统是自旋链。这些系统由被称为自旋的小磁体连接而成，模仿更复杂的材料，用于理解磁性。我们对一种叫做海森堡链的模型很感兴趣，尤其对自旋激发如何在整个系统中传输的长时间行为感兴趣。在这种长时间限制下，量子多体系统进入流体力学体系，传输由描述经典流体的方程来描述。

他说："量子计算机编程的最大问题是在存在噪声的情况下进行有用的计算。在芯片级执行的运算并不完美，而且计算机对来自实验室环境的干扰非常敏感。因此，总是希望尽量缩短有用程序的运行时间，因为这将缩短这些错误和干扰发生并影响结果的时间。"

IBM在推动量子计算技术方面有着悠久的历史，不仅带来了数十年的研究成果，还提供了最大、最广泛的商业量子计划和生态系统。我们与都柏林圣三一学院通过量子科学与技术硕士和博士项目开展的合作就体现了这一点，我很高兴这项合作已经取得了可喜的成果。我们打算在接下来的数年里将我们所研发的技术应用到人类的健康和环保方面并打造一个开放的社区以促进该项目的推广与普及化。

（编辑：汽车网）

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