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研究發現：量子計算機可創造出新奇特性的物質新結構

2022-06-15 10:04:04來源：科技日報  

據英國《新科學家》雜志網站9日報道，英國科學家發表最新研究稱，他們可以調整量子計算機內量子比特之間的相互作用，這意味著量子計算機可以創造出擁有新奇特性的物質新結構，揭示超導性等物質特性。

研究人員表示，大多數固體材料由原子或分子組成的，這些原子或分子受到來自其“鄰居”的力的影響，這一原理被稱為局域性，冰或鹽等化合物中常見的晶格結構由此產生。但量子計算機的工作不受這種限制，因此其或許能夠操縱物質來對抗局域性。

為研究這種可能性，牛津大學的約瑟夫·廷德爾及其同事創建了一個可描述量子粒子系統的數學模型，模型中的粒子可與任意其他粒子發生相互作用，而不僅僅與其鄰居相互作用。然后，該團隊利用圖論來確定這樣一個系統是否真的會出現。

他們發現，這一過程揭示了一種不同尋常的幾何結構，其中一些粒子與其他粒子相互作用，一些粒子被隔離。他們使用算法來計算這些粒子的某些特性，發現新結構能以不同于自然界中任何事物的方式改變自身磁性。

廷德爾說：“目前尚不清楚這種性質在現實世界中如何表現以及有哪些用途，但我們有可能在量子計算機上產生這種現象。借助離子阱量子計算機等，我們幾乎可以讓任何量子比特之間發生相互作用。因此，我們討論的這些不規則結構可以實現。”

布里斯托爾大學的史蒂芬·克拉克表示，這是一個非常有趣的結果，可能會向我們揭示前所未有的新系統和連接——它們通常不會在自然界中出現。但目前很難理解這些系統在現實世界中的功能，因為廷德爾團隊只考慮了粒子之間的連接，沒有考慮距離，“如果它們能產生類似超導的奇異性質，那將非常有趣”。

廷德爾表示，目前還沒有到可以利用這些新發現創造物質的階段，但這項研究邁出了第一步。他們下一步計劃從靜態計算轉移到研究這些系統如何隨時間演變。(葉青)

責任編輯：hnmd003

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