模拟量子模拟器。免费技术图书馆新闻

模拟量子模拟器

13.02.2023

经典计算机不适合解决物理学及其他领域的新基础问题。未来，通用和容错的量子计算机可以帮助科学家解决这个问题，但不会很快出现。但是，如果问题无法计算，那为什么不做实验呢？模拟量子模拟器可以成为量子世界的构造者，有助于揭示理论之外最神秘的物理学。

来自美国斯坦福大学和爱尔兰都柏林大学（UCD）的研究人员在《自然物理》杂志上发表了一篇论文，他们在论文中谈到了创建一种新型的高度专业化的模拟计算机（更准确地说是模拟器）。科学家们展示了这种“计算机”的一个组成部分——两个内置在电子电路中的特殊连接的纳米级金属半导体元件。

所提出的解决方案模拟了两个基本粒子的相互作用，在这种情况下是原子和电子。模拟是如此之深，以至于模型保留了原子的所有量子特性，从原子间相互作用到粒子的物理特性。通过扩展平台——将物质原子构建到原子，就像乐高积木的构造函数——人们可以实现具有给定属性的物质建模，并观察它在与其他物质相互作用和改变其属性时的反应。今天不可能在大型模型上进行计算，而这样的模拟就在肩上。

例如，理论物理学家还没有看到有针对性地寻找高温超导材料的模式。现代计算机无法帮助他们进行计算，特别是因为他们必须盲目搜索。在模拟量子模拟器上模拟物质的行为可以为通往能源及其他领域的圣杯开辟道路。这将把理论放在一边，并在实践中检验许多想法。

实际上，新型模拟量子模拟器有助于迈向通用量子计算机。例如，有一个想法是使用诸如副费米子（具有特殊相互作用的电子群）之类的准粒子作为量子位。此状态 (Z3) 的电子电荷等于通常电荷的 1/3。在实验室条件下，科学家们还没有创造出这样的粒子，所提出的模拟器模型使得在适当调整电极上的电压后模拟它们成为可能。事实上，实验室的科学家们创造了以前自然界中不存在的物质。毕竟之后可以研究它！

“通过将量子模拟器从两个纳米级组件扩展到多个纳米级组件，我们希望能够模拟现代计算机无法处理的更复杂的系统，”该作品的一位作者说。“这可能是最终迈出的第一步解开我们量子宇宙中一些最神秘的谜团。”

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该实验涉及 20 名经常饮用这种饮料的健康人。他们在两个不同的 10 天期间服用了两粒胶囊（一粒含有咖啡因，另一粒是安慰剂）。在每个阶段结束时，研究人员使用脑部扫描检查参与者的灰质。

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