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全球首個(gè)真正可擴(kuò)展量子算法誕生有望催生更高效太陽能電池

2022-10-17 09:53:29 來源：科技日報(bào)

英國布里斯托爾大學(xué)、量子算法初創(chuàng)公司Phasecraft及谷歌量子人工智能公司的研究人員，在最近的《自然·通信》雜志上發(fā)表論文稱，他們開發(fā)出了第一個(gè)真正可擴(kuò)展的算法，在量子計(jì)算機(jī)上揭示了強(qiáng)關(guān)聯(lián)電子系統(tǒng)的重要特性，有望催生更高效的太陽能電池。

研究人員指出，對(duì)強(qiáng)關(guān)聯(lián)電子系統(tǒng)這種形式的量子系統(tǒng)建模具有重要的實(shí)際意義，有助于設(shè)計(jì)新材料、開發(fā)更高效的太陽能電池，甚至研制高溫超導(dǎo)體等，但目前世界上最強(qiáng)大的超級(jí)計(jì)算機(jī)對(duì)此“愛莫能助”。費(fèi)米—哈伯德模型被廣泛認(rèn)為是量子計(jì)算機(jī)的一個(gè)極好的基準(zhǔn)，因?yàn)樗亲詈唵蔚牟牧舷到y(tǒng)，其中包含了經(jīng)典計(jì)算機(jī)無法捕捉到的重要關(guān)聯(lián)，是研究材料電子和磁性的重要方法。通過近似產(chǎn)生費(fèi)米—哈伯德模型的最低能量(基態(tài))，科學(xué)家們可以計(jì)算出電子系統(tǒng)模型的關(guān)鍵物理性質(zhì)。

過去，科學(xué)家們只在量子計(jì)算機(jī)上成功地運(yùn)行了高度簡化的小型費(fèi)米—哈伯德模型，而在最新研究中，研究人員利用一種高效的新算法以及更好的消錯(cuò)技術(shù)，成功地進(jìn)行更大規(guī)模的模擬，實(shí)驗(yàn)規(guī)模是此前的4倍，由10倍多的量子門組成。

Phasecraft聯(lián)合創(chuàng)始人、布里斯托爾大學(xué)量子計(jì)算教授阿什利·蒙塔納羅表示：“本實(shí)驗(yàn)中的費(fèi)米—哈伯德實(shí)例代表了使用量子計(jì)算機(jī)解決現(xiàn)實(shí)材料系統(tǒng)的關(guān)鍵一步，我們成功開發(fā)出了第一個(gè)真正可擴(kuò)展的算法，可以運(yùn)行費(fèi)米—哈伯德模型。這尤其令人興奮，因?yàn)樗砻鳎S著硬件不斷改進(jìn)，我們將能夠擴(kuò)展算法，以利用更強(qiáng)大的量子計(jì)算機(jī)。”

論文主要作者、Phasecraft高級(jí)量子工程師斯托婭·斯坦尼斯科表示：“這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)代表了一個(gè)新的里程碑。它告訴我們，當(dāng)應(yīng)用現(xiàn)有的最佳算法技術(shù)時(shí)，量子計(jì)算機(jī)能夠做到什么。我們可以在這項(xiàng)工作的基礎(chǔ)上，為當(dāng)今的設(shè)備開發(fā)更好的算法，并為現(xiàn)實(shí)問題提供更好的解決辦法。”(劉霞)

關(guān)鍵詞：太陽能電池算法誕生量子系統(tǒng) 電子系統(tǒng)模型