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德国最大科研机构亥姆霍兹联合会(Helmholtz-Zentrum,缩写:HZB)和柏林自由大学领导的一个联合研究小组,展示了一种模拟复杂固态系统的量子物理性质的方法,这样的复杂固态系统可通过实验研究完成,从而表明哪些量子系统适合进行量子模拟。
联合研究小组负责人、延斯·埃塞尔特解释说:“我们真正的目标是一个强大的量子计算机,即使在发生错误时也可以生成稳定的结果,并纠正这些错误。”到目前为止,强大的量子计算机的开发还有很长的路要走,因为量子位对环境参数的最小波动极为敏感。
延斯·埃塞尔特(Jens Eisert),著名德国物理学家、欧洲研究委员会研究员、柏林自由大学教授。在凝聚态物理中的量子信息科学和量子多体理论做出许多贡献。他在纠缠理论和量子计算模型的研究、量子技术中协议的量子光学实现、以及复杂量子系统的研究方面做出了重要贡献,也是著名的量子博弈理论的开拓者之一。
埃塞尔特指出,现在一种新的方法有望取得成功:采纳杰出物理学家费曼的想法,费曼提出使用具有其量子物理特性的原子的真实系统,来模拟其它量子系统。
这些量子系统可以由像珍珠一样串在一起,由具有特殊自旋特性的原子组成,但也可以是离子阱、里德堡原子、超导量子位、或光学晶格中的原子。它们的共同点是可以在实验室中创建和控制它们,其量子物理性质可用于预测其它量子系统的行为。
问题是:哪个量子系统将是很好的候选者?有办法提前发现吗?如图所示光学晶格中的超冷原子已被考虑用于量子模拟。
埃塞尔特的研究团队现在使用数学和数值方法的组合来研究这个问题。该小组研究表明,此类系统的所谓动态结构因子是表现有关其他量子系统的一种可能的工具。该因子通过傅立叶变换来计算出自旋或其他量子量随时间的变化情况。
埃塞尔特解释说,“这项工作在两个世界之间架起了一座桥梁,” “一方面,有凝聚态物质学界,它研究量子系统并从中获得新的见解;另一方面,有量子信息学,它处理量子信息。我们相信,我们能够将这两个世界融合在一起。”
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