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安徽网 大皖客户端讯 记者从中国科大获悉，该校潘建伟、苑震生等与德国海德堡大学、意大利特伦托大学的合作者在超冷原子量子计算和模拟研究中取得重要突破：他们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。北京时间11月19日，国际著名学术期刊《自然》杂志发表了该研究成果。
规范场理论是现代物理学的根基，如描述基本粒子相互作用的量子电动力学、标准模型等都是满足特定群对称性的规范场理论。迄今为止，标准模型成为统一描述强、弱、电磁三种相互作用的最成功的理论。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的贡献。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。
《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……该工作同时模拟了物质场和规范场，是相关交叉学科研究的里程碑。它将受到多个学科领域的关注，从基本粒子、晶格规范场、和量子信息方面的理论学家，到原子分子光学、固态物理领域的实验物理学家.”；“迈出了模拟晶格规范场理论的真正一步：从实现量子模拟器的模块到对特定模型的完全模拟。”
在上述相关工作的基础上，该团队将进一步使用量子模拟的方法研究具有其他群对称性的、更高空间维度的规范场模型，并可推广到远离平衡态的规范场系统，研究真空衰变、与拓扑角度相关的动力学过程等重要物理难题。近年来，潘建伟研究团队在利用超冷原子产生大规模量子纠缠态进行量子计算、构建拓扑量子计算系统、模拟凝聚态超流模型、模拟人工规范场、开展超冷化学研究等方面取得了一系列原创性的科研成果，成为国际上超冷原子量子计算和量子模拟领域的领跑团队之一。
新安晚报 安徽网 大皖客户端记者 陈牧
