量子计算机模拟重子首次实现 模拟理解宇宙迈出重要一步

据物理学家组织网 11 月 11 日报道,加拿大和英 国科学家首次在量子计算机上模拟了基本量子粒子

——重子,最新研究使科学家能借助量子模拟研究中 子星,了解更多宇宙早期的情况,并发掘量子计算机 更多革命性的潜力。

加拿大滑铁卢大学量子计算研究所的研究员克 里斯蒂娜·穆斯克说:“这是科学家们首次在计算机上 模拟重子,未来某一天,量子计算机也许可以让我们 模拟这些粒子之间的相互作用。届时,科学家们或许

不需要在加速器中让粒子相撞,他们可以在量子计算 机上模拟这些相互作用来研究宇宙的起源等。”

穆斯克领导的量子交互小组主要研究晶格规范 理论的量子模拟。这些晶格规范理论主要用于描述包 括粒子物理学标准模型在内的物理学理论。规范理论 包含的场、力、粒子、空间维度和其他参数越多,就 越复杂,越难以利用经典超级计算机进行建模。

在最新研究中,穆斯克所在的 IQC 团队与英国约 克大学的兰迪·李维斯合作,开发了一种资源高效的 量子算法,允许他们在 IBM 的云量子计算机和经典 计算机上,对一些基础物理学和物质开展简单的模 拟。他们首次模拟了基本粒子重子。

重子由夸克组成,夸克是科学家们认为不能再分 割的一种基本粒子,质子和中子都属于重子。研究人 员指出,通过这一里程碑式的步骤,他们正在开辟一 条用量子计算机模拟规范理论的道路,而这种模拟远 远超出了目前世界上最强大的超级计算机的能力。

滑铁卢大学物理系和天文学系博士后张景磊(音译)说:“对于我们来说,这些结果令人兴奋的一点 在于,未来我们可以考虑在更高密度下模拟物质,这 超出了经典计算机的能力。”

研究人员指出,随着科学家不断开发出更强大的 量子计算机和量子算法,他们将能够模拟更复杂的物 理现象,揭示迄今最好的超级计算机也无能为力的有 关宇宙的秘密。