中国量子模拟器超越经典计算机，助力高温超导研究

7月10日，国际学术期刊《自然》杂志发表了中国科学家在量子计算领域取得的重要突破。中国科学技术大学潘建伟、陈宇翱、姚星灿、邓友金团队成功构建了求解费米子哈伯德模型的超冷原子量子模拟器，这一成果将有助于推动高温超导等强关联量子材料的机理研究。
费米子哈伯德模型是描述晶格中电子运动规律的最简化模型，被认为是可能描述高温超导材料的代表性模型之一。然而，由于其计算复杂度非常高，目前的超级计算机无法进行有效的数值模拟；且理论研究表明，即使采用通用量子计算机也难以准确求解费米子哈伯德模型。因此，构建可以求解该模型的量子模拟机，不仅是理解高温超导机理的有效途径，也是量子计算研究的重大突破。
量子模拟指的是用一个人造的、精确可控的量子系统，来模拟其它复杂的量子系统。量子模拟主要用于解决经典计算无能为力的重要科学问题，例如高温超导材料背后的物理机制。只有理解了机制，我们才能够规模化设计、生产和应用这些新型的材料。
中国科学技术大学姚星灿教授表示：“此次研究成果历时十余年攻关，但仅仅是取得了费米子哈伯德模型第一阶段研究的突破，也就是验证了反铁磁相变。未来在这一平台上，团队还有两个阶段的研究计划。”
潘建伟曾表示，量子信息各研究领域都存在一些最需要突破的关键点，“十四五”期间的重点任务是构建完整的天地一体广域量子通信网络技术体系，并力争造出真正“有用”的专用量子模拟机，为实现通用量子计算机奠定基础。
目前，量子技术已经成为大国竞争的重要战略领域。面对未来激烈的竞争，潘建伟表示：“我希望结合国家实验室建设，集中全国力量去攻克量子计算机，突破国外的封锁。”他保守预测，我国用5至10年时间，能够造出几台解决材料设计、化学研究、物理研究等需求的专用量子计算机。

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