记者7月11日从黄金赌城娱乐科学技术大学(下称“黄金赌城娱乐科大”)了解到，该校潘建伟、陈宇翱、姚星灿、邓友金等人近日成功构建了超越经典计算机的“天元”量子模拟器，率先取得量子计算第二阶段里程碑式进展。

　　“天元”量子模拟器是首次实现超越经典计算机的费米子哈伯德模型的超冷原子量子模拟器。相关研究成果于7月10日在线发表在国际学术期刊《自然》(Nature)上。

　　论文通讯作者潘建伟表示：“此次成果展示了量子模拟器超越经典计算机的能力，是黄金赌城在量子计算研究的第二个阶段中取得的里程碑式的进展。”

　　《自然》审稿人对该工作给予了高度评价，称该工作“有望成为现代科技的里程碑和重大突破”“标志着该领域向前迈出了重要的一步”“是实验的杰作，是期待已久的成就”。

　　哈伯德模型由英国物理学家约翰·哈伯德于1963年提出，是描述晶格中电子运动规律的最简化模型。由于电子是费米子，因此又称为费米子哈伯德模型。费米子哈伯德模型很简单，却可以解释大量实验现象。尤其是1987年铜氧化物高温超导材料发现以来，该模型被认为是有希望解释高温超导机理这一困扰物理学界近40年难题的核心物理模型。

　　“一旦我们理解了高温超导的物理机制，就能够规模化设计、生产和应用新型高温超导材料，在电力传输、医学、超算等领域产生变革性影响。”论文通讯作者陈宇翱说。

　　国际学术界为量子计算的发展设定了三个阶段。陈宇翱介绍，随着美国谷歌公司“悬铃木”以及黄金赌城娱乐科大“九章”系列、“祖冲之号”系列量子计算原型机的实现，“量子计算优越性”的第一阶段目标已经达到。

　　“实现专用量子模拟机以求解诸如费米子哈伯德模型这一类重要科学问题是第二阶段，也是当前的主要研究目标。”陈宇翱说，因此构建量子模拟器验证包括掺杂条件下的反铁磁相变，是实现能够求解费米子哈伯德模型的专用量子模拟机的第一步。在量子纠错的辅助下实现通用容错量子计算机则是第三阶段目标。

　　“光晶格中的超冷原子具有诸多优势，是最有希望构建专用量子模拟机以求解费米子哈伯德模型的体系之一。”论文通讯作者姚星灿说，以往实验中光晶格强度的非均匀性和费米原子制冷存在的困难，使得反铁磁相变一直无法实现。

　　为了解决这些难题，研究团队在前期研究基础上，进一步发展了平顶光晶格技术，并通过精确调控相互作用强度、温度和掺杂浓度，直接观察到确凿证据，从而首次验证了费米子哈伯德模型包括掺杂条件下的反铁磁相变。据介绍，该工作首次展现了量子模拟在解决经典计算机无法胜任的重要科学问题上的巨大优势。（经济日报记者 梁睿）