研究人员首次实现了重子的量子模拟
资料来源:滑铁卢大学
由量子计算研究所(IQC)的一名教员领导的一组研究人员在量子计算机上首次模拟了重子(基本量子粒子)。
有了这些结果,该团队朝着更复杂的量子模拟迈出了一步,这将让科学家们研究中子星,了解更多关于宇宙最早时刻的信息,并实现量子计算机的革命性潜力。
"这是向前迈出的重要一步——这是有史以来第一次在量子计算机上模拟重子,"IQC教员克里斯汀·穆希克(Christine Muschik)说。"量子计算机可能有一天会让我们模拟这些相互作用,而不是在加速器中粉碎粒子,我们用来研究宇宙的起源等等。"
Muschik也是滑铁卢大学的物理学和天文学教授,同时也是周界研究所的副教授,领导着量子相互作用小组,该小组研究晶格规范理论的量子模拟。这些理论是对现实物理的描述,包括粒子物理的标准模型。规范理论对场、力、粒子、空间维度和其他参数的涵盖范围越广,它就越复杂,也就越难以用经典的超级计算机进行建模。
非阿贝尔标准理论是特别有趣的模拟候选者,因为它们对我们所知道的物质的稳定性负责。经典的计算机可以模拟这些理论中描述的非阿贝尔物质,但是有一些重要的情况——例如高密度的物质——是常规计算机无法达到的。虽然描述和模拟非阿贝尔物质的能力是描述我们的宇宙的基础,但量子计算机从来没有模拟过。
穆希克在IQC的团队与约克大学的兰迪·刘易斯合作,开发了一种节约资源的量子算法,使他们能够在IBM的云量子计算机与经典计算机配对的一个简单的非阿贝叶斯规范理论中模拟一个系统。
通过这一具有里程碑意义的步骤,研究人员正在为规范理论的量子模拟开辟道路,其能力和资源远超世界上最强大的超级计算机。
"对我们来说,这些结果令人兴奋的是,这个理论可以变得更加复杂,"IQC和滑铁卢大学物理与天文系的博士后研究员张静蕾(Jinglei Zhang)说。"我们可以考虑模拟更高密度的物质,这超出了传统计算机的能力。"
随着科学家们开发出更强大的量子计算机和量子算法,他们将能够模拟这些更复杂的非阿贝尔规范理论的物理,并研究我们最好的超级计算机无法达到的迷人现象。
这一突破性的演示是迈向基于量子模拟理解宇宙新时代的重要一步。
这篇题为"通过变分方法在量子计算机上实现SU(2)强子"的论文今天发表在《自然通讯》杂志上。
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