由量子計算研究所 (IQC) 教員領(lǐng)導(dǎo)的一組研究人員在量子計算機上首次對重子(基本量子粒子)進行了模擬。
憑借他們的結(jié)果，該團隊朝著更復(fù)雜的量子模擬邁出了一步，這將使科學(xué)家能夠研究中子星，了解更多關(guān)于宇宙最早時刻的信息，并實現(xiàn)量子計算機的革命性潛力。
“這是向前邁出的重要一步——這是有史以來第一次在量子計算機上模擬重子，”IQC 教員 Christine Muschik 說。“而不是在加速器中粉碎粒子，量子計算機有朝一日可以讓我們模擬這些相互作用，我們用來研究宇宙的起源等等。”
Muschik 還是滑鐵盧大學(xué)的物理學(xué)和天文學(xué)教授和周界研究所的副教員，他領(lǐng)導(dǎo)著研究晶格規(guī)范理論的量子模擬的量子相互作用小組。這些理論是對現(xiàn)實物理學(xué)的描述，包括粒子物理學(xué)的標(biāo)準(zhǔn)模型。規(guī)范理論對場、力、粒子、空間維度和其他參數(shù)的包容性越強，它就越復(fù)雜——經(jīng)典超級計算機建模也就越困難。
非阿貝爾規(guī)范理論是模擬特別有趣的候選者，因為它們負(fù)責(zé)我們所知道的物質(zhì)的穩(wěn)定性。經(jīng)典計算機可以模擬這些理論中描述的非阿貝爾物質(zhì)，但有一些重要情況——例如高密度物質(zhì)——是普通計算機無法訪問的。雖然描述和模擬非阿貝爾物質(zhì)的能力是描述我們宇宙的基礎(chǔ)，但從來沒有在量子計算機上進行過模擬。
與來自約克大學(xué)的 Randy Lewis 合作，Muschik 在 IQC 的團隊開發(fā)了一種資源高效的量子算法，使他們能夠在 IBM 的云量子計算機與經(jīng)典計算機配對的簡單非阿貝爾規(guī)范理論中模擬系統(tǒng)。
通過這一具有里程碑意義的步驟，研究人員正在開辟一條通往規(guī)范理論量子模擬的道路，其能力和資源遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了世界上最強大的超級計算機的能力和資源。
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