第一次在中国实现！超越经典计算机量子模拟器：与高温超导相关

据中国科学技术大学官方网站7月11日报道，中国科学技术大学潘建伟院士团队成功构建了超冷原子量子模拟器，用于解决费米子哈伯德模型，首次验证了该系统中的反铁磁相变，超越了经典计算机的模拟能力。
在高温超导机制中，突破方向是获得费米子哈伯德模型的低温相图，了解量子磁性的作用，迈出了重要的第一步。
7月10日，国际学术期刊《自然》杂志上发表了相关研究成果。
“天元”量子模拟器示意。红色和蓝色的球分别代表反旋转原子，它们在三维空间中交错排列，形成反铁磁晶体。原子被光晶格囚禁在玻璃真空腔中。

据报道，费米子哈伯德模型是晶格中电子运动规律最简化的模型。它被认为是一个核心物理模型，有望解释困扰物理学界近40年的高温超导机制问题。
一旦我们了解了它的物理机制，我们就可以在电力传输、医学、超级计算等领域大规模设计、生产和应用新型高温超导材料。
据潘建伟院士介绍，量子计算为解决一些经典计算机难以胜任的计算问题提供了新的解决方案。
潘建伟院士团队结合前期研究成果，在最低温度下实现了均匀的费米和气体制备，满足了实现反铁磁相变所需的低温。
并且进一步创造性地将盒型光势陷阱与平顶光晶格技术相结合，实现了费米子哈伯德系统的绝热制备，空间均匀。
在此基础上，通过对相互作用强度、温度和掺杂浓度的精确调节，研究团队成功构建了超冷原子量子模拟器，用于解决费米哈伯德模型，并直接观察到反铁磁相变的确凿证据——自旋结构因子在相变点附近呈现幂律的临界发散。
因此，费米子哈伯德模型首次得到验证，包括掺杂条件下的反铁磁相变。
这项工作促进了对费米子哈伯德模型的理解，不仅是理解高温超导机制的有效途径，也是量子计算研究的重大突破。