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量子计算机或能创造全新物质 有助揭示超导等物质特性

2022-06-15 09:13:44 | 来源: 科技日报 | 责编: 郑思雯
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  据英国《新科学家》杂志网站9日报道,英国科学家发表最新研究称,他们可以调整量子计算机内量子比特之间的相互作用,这意味着量子计算机可以创造出拥有新奇特性的物质新结构,揭示超导性等物质特性。 

  研究人员表示,大多数固体材料由原子或分子组成的,这些原子或分子受到来自其“邻居”的力的影响,这一原理被称为局域性,冰或盐等化合物中常见的晶格结构由此产生。但量子计算机的工作不受这种限制,因此其或许能够操纵物质来对抗局域性。

  为研究这种可能性,牛津大学的约瑟夫·廷德尔及其同事创建了一个可描述量子粒子系统的数学模型,模型中的粒子可与任意其他粒子发生相互作用,而不仅仅与其邻居相互作用。然后,该团队利用图论来确定这样一个系统是否真的会出现。

  他们发现,这一过程揭示了一种不同寻常的几何结构,其中一些粒子与其他粒子相互作用,一些粒子被隔离。他们使用算法来计算这些粒子的某些特性,发现新结构能以不同于自然界中任何事物的方式改变自身磁性。

  廷德尔说:“目前尚不清楚这种性质在现实世界中如何表现以及有哪些用途,但我们有可能在量子计算机上产生这种现象。借助离子阱量子计算机等,我们几乎可以让任何量子比特之间发生相互作用。因此,我们讨论的这些不规则结构可以实现。”

  布里斯托尔大学的史蒂芬·克拉克表示,这是一个非常有趣的结果,可能会向人们揭示前所未有的新系统和连接——它们通常不会在自然界中出现。但目前很难理解这些系统在现实世界中的功能,因为廷德尔团队只考虑了粒子之间的连接,没有考虑距离,“如果它们能产生类似超导的奇异性质,那将非常有趣”。

  廷德尔表示,目前还没有到可以利用这些新发现创造物质的阶段,但这项研究迈出了第一步。他们下一步计划从静态计算转移到研究这些系统如何随时间演变。

 

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