“科学家利用规模化量子模拟器求解多而杂物理问题”

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规范场理论描述了基本粒子之间的相互作用、发生和消失过程，可以用晶格中超冷原子之间的相互作用及其构型模式进行模拟。 石千惠、梁琰作图

自然审稿人评价说:“量子模拟方法是研究晶格规范场的重要里程碑。” 从基本粒子、晶格规范场、量子新闻理论家到原子分子光学、固体物理行业的实验物理学家，必将受到许多学科行业的关注。 ”。 “从实现量子模拟器的模块到特定模型的完全模拟，迈出了模拟晶格规范场理论的真正一步。 ”。

规范场理论是现代物理学的基础，如描述基本粒子相互作用的量子力学、标准模型等都是满足特定群对称性的规范场理论。 但是，各种规范场方程求解计算多，复杂度高，挑战超级计算机，量子计算机备受期待。 于是，作为专用量子计算机的量子模拟器诞生了。 但是，目前国际上对规范场模型的初步量子模拟研究，系统太小，只有2~4个粒子，无法建立不具备局部规范不变性的规范场和物质场，或无法研究这两个场之间的相互作用和转化。 因此，迄今为止的研究未能观测到规范场理论最基本的特征——局部规范不变性。

为了应对这一问题，研究小组开发了独特的自旋依赖超晶格、显微镜吸收成像、粒子数分辨率探测等量子控制和测量技术，在超冷原子量子模拟器中首先实现了z2规范对称性的规范场模型单位哈密顿量的研究，相关成果于年在“自然―物理”上发表。 今年6月，他们又提出并实现了光晶格中原子深度的制冷，处理了量子模拟器温度过高、缺陷过多的问题，实验制造了近100个原子级规模化量子模拟器，并将成果发表在《科学》上。 这次最新成果还在利用规模化量子模拟器解决许多复杂物理问题的道路上取得了划时代的进展。

将来，该团队可以采用量子模拟的方法研究具有其他组对称性的更高空间维度的规范场模型，宣传远离平衡状态的规范场系统，以及与真空衰变、拓扑结构立场相关的动力学过程等重要物理课题

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doi/10.1038/s41586-020-2910-8

(原标题科学家利用规模化量子模拟器解决许多复杂的物理问题) (本文来自澎湃信息，越来越多的原始信息请下载“澎湃信息”app )信息推荐

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