量子模擬器求解復雜數學問題獲得突破性進展！
來自中國科學技術學院等國外外單位的研究人員在超冷原子量子估算和模擬研究中取得重要突破，她們開發了一種專用的量子計算機——71個格點的超冷原子光晶格量子模擬器，對量子電動熱學多項式施溫格模型進行了成功求解，通過操控禁錮在其中的超冷原子，首次模擬了規范場與物質場之間的互相作用和轉化，并由此觀測到了局域規范不變性。相關研究成果11月19日在線發表于《自然》雜志上。
規范場理論是現代數學學的根基，主要拿來描述基本粒子之間的互相作用、產生和湮沒過程。伴隨著規范場理論半個多世紀的發展，科學家們發覺各類規范場多項式求解的估算復雜度十分高，對超級計算機的數值估算能力產生了嚴重的挑戰。
于是，人們提出了開發一種被稱為量子模擬器的專用量子計算機，來建立晶格規范場模型，在實驗中通過對模擬器各類參數的精準調控來制備目標量子物態，并用量子二氧化碳顯微鏡成像等手段，觀測所模擬的量子物態的相變、量子關聯等性質，獲得待研究規范場模型的各類化學性質。
“在國際上，有不少研究人員用超冷原子、囚禁離子等體系對規范場模型的基本單元進行了初步的量子模擬研究。并且，這種實驗要么體系太小，不具備局域規范不變性，要么未能同時形成規范場和物質場，更不能研究這兩種場之間的互相作用和轉化。”中國科技學院常務副院長、中國科大學教授潘建偉說物理實驗室模擬器初中，因而，此前的研究都難以觀測規范場理論最基本的特點——局域規范不變性。
因此，研究人員開發了71個格點的超冷原子量子模擬器物理實驗室模擬器初中，模擬一維格點體系的施溫格模型，從實驗上觀測到了局域規范不變量，首次使用微觀量子調控手段在量子多體系統中驗證了描述電荷與電場關系的高斯定律，在使用規模化的量子模擬器求解復雜數學問題的公路上取得了突破性進展。
《自然》雜志審稿人對該工作給與了高度評價。她們覺得這項工作“是量子模擬方式研究晶格規范場的一個重要的里程碑”，“邁出了模擬晶格規范場理論的真正一步：從實現量子模擬器的模塊到對特定模型的完全模擬”。
中國科技學院院長苑震生表示，未來研究團隊將進一步使用量子模擬的方式研究具有其他群對稱性的、更高空間維度的規范場模型，并可推廣到遠離平衡態的規范場系統，研究真空衰變、與拓撲角度相關的動力學過程等重要化學困局。