11月19日下午，中国科学技术大学传来好消息，该校潘建伟、苑震生等科学家团队与德国海德堡大学、意大利特伦托大学合作，在超冷原子量子计算和模拟研究中取得重要突破：开发了一种专用的量子计算机——71个格点的超冷原子光晶格量子模拟器，对量子电动力学方程施温格模型进行了成功模拟，通过操控束缚在其中的超冷原子，从实验上观测到了局域规范不变量，首次使用微观量子调控手段在量子多体系统中验证了描述电荷与电场关系的高斯定理，取得了利用规模化量子计算和量子模拟方法求解复杂物理问题的重要突破。
这一成果在北京时间11月19日发表于世界著名学术期刊《自然》杂志。
规范场理论是现代物理学的根基。在该理论的发展过程中，杨振宁、米尔斯、温伯格、费曼等科学家都做出了重要贡献。伴随着规范场理论半个多世纪的发展，科学家们发现各种规范场方程求解的计算复杂度非常高，对超级计算机的数值计算能力形成了严重的挑战。于是，人们提出了开发专用量子计算机——量子模拟器，构建晶格规范场模型。在国际上，许多顶尖科研机构的研究人员都在用各种办法进行量子模拟研究，但一直都无法观测规范场理论最基本的特性——局域规范不变性。‘’
由金华籍科学家潘建伟院士领衔的中国科大的研究团队，开发了独特的自旋依赖超晶格、显微镜吸收成像、粒子数分辨探测等量子调控和测量技术，在超冷原子量子模拟器中首先实现了对Z2规范对称性的规范场模型单元哈密顿量的研究；又提出并实现了光晶格中原子的深度制冷，解决了量子模拟器温度过高缺陷过多的问题。他们实验和理论结合，在71个格点的超冷原子量子模拟器上模拟了一维格点体系的Schwinger模型，首次模拟了规范场与物质场之间的相互作用和转化、并由此观测到了局域规范不变性（验证了高斯定理）,在使用规模化的量子模拟器求解复杂物理问题的道路上取得了突破性进展。
《自然》杂志的审稿人对此工作给予了高度评价，认为这项工作“是量子模拟方法研究晶格规范场的一个重要的里程碑……将受到多个学科领域的关注”“迈出了模拟晶格规范场理论的真正一步”。
近年来，潘建伟带领研究团队在量子物理领域取得了举世瞩目的连续性重大成果，已在《自然》《科学》等世界著名科学期刊上发表论文17篇，领跑国际超冷原子量子计算和量子模拟领域。
记者注意到，潘建伟院士近日在腾讯科学WE大会上分享了一个“小目标”：希望通过10到 15年的研究，研发具备基本功能的通用量子计算原型机。”他的这个“小目标”将大大改变人们的生活。祝愿这个“小目标”早日实现！
来源：潇湘晨报
