Google 在其模拟量子材料的任务中披露了两项重大进展。第一个是他们准确地计算电子特性，例如电流或电导，第二个进步是将描述电子相互作用的 Fermi-Hubbard 模型映射到量子处理器中。这两项研究代表了量子系统，它们具有在实际应用中模拟复杂系统的能力。

第一个进展的重点是模拟一维导体（如细线）的电子特性。研究人员在 Sycamore 处理器上构建了一个 18 量子位循环来模拟非常细的线。研究人员计算了导线的电子能带结构（Band Structure），它描述了金属中电子的能量和动量。谷歌提到，虽然 18-qubit 算法由 1400 个逻辑运算组成，但在目前的设备上，总误差已经达到了不到 1%。

在二次开发中，研究的重点是电子的相互作用。粒子之间的相互作用会产生新的现象，例如高温超导体或自旋电荷分离（Spin-Charge Separation）。为了捕捉这种类型的行为，最简单的模型称为 Fermi-Hubbard 模型。在其他材料中，原子核会形成晶格，电子在晶格之间跳跃以产生电流。为了准确模拟这些系统，需要考虑电子相互靠近时的排斥力。

在Fermi-Hubbard模型中，这种物理现象是通过电子的跳跃率和排斥强度这两个参数来计算的，研究人员将这两个参数映射到处理器量子位上的逻辑运算，使用这些操作来模拟电子电荷和自旋密度。研究人员提到，他们的计算结果可以作为超导体量子比特模拟量子材料的基准。

尽管量子处理器的计算和解决问题的能力无疑高于经典方法，但这些工程平台必须能够在实践中使用，并且必须提供超过当前经典方法的计算精度。在谷歌的第一个实验中，量子处理器展示了极高的准确性，在第二个研究中，研究人员展示了实际的电子交互模型嵌入在量子处理器中。这两个实验结果帮助量子处理器实现了超越经典计算水平的目标。

上一篇：理化所在可降解型包装纸研究中获进展
下一篇：没有了