理論家展示了哪些量子系統適合進行量子模擬

由柏林自由大學的Jens Eisert教授和柏林Helmholtz-Zentrum(HZB)領導的聯合研究小組展示了一種模擬復雜固態系統的量子物理性質的方法。這是借助可以通過實驗研究的復雜固態系統完成的。該研究發表在著名的《美國國家科學院院刊》(PNAS)上。

HZB聯合研究小組負責人，Jens Eisert解釋說：“真正的目標是一個強大的量子計算機，即使在發生錯誤時也可以生成穩定的結果，并糾正這些錯誤。” 到目前為止，強大的量子計算機的開發還有很長的路要走，因為量子位對環境參數的最小波動極為敏感。

但是現在一種新的方法有望取得成功：來自Jens Eisert小組的兩位博士后，Maria Laura Baez和Marek Gluza采納了戰后時期杰出的美國物理學家Richard Feynman的想法。費曼(Feynman)提出使用具有量子物理特性的原子的真實系統模擬其他量子系統。這些量子系統可以由像珍珠一樣串在一起的具有特殊自旋特性的原子組成，但也可以是離子陷阱，里德堡原子，超導Qbit或光學晶格中的原子。它們的共同點是可以在實驗室中創建和控制它們。它們的量子物理性質可用于預測其他量子系統的行為。但是哪個量子系統將是很好的候選者?有辦法提前發現嗎?

埃塞爾特(Eisert)的團隊現在已經使用數學和數值方法的組合來研究這個問題。實際上，該小組表明，此類系統的所謂動態結構因子是發表有關其他量子系統的一種可能的工具。該因子通過傅立葉變換間接計算自旋或其他量子量隨時間的行為。

“這項工作在兩個世界之間架起了一座橋梁，” Jens Eisert解釋說。“一方面，有凝聚態物質社區，它研究量子系統并從中獲得新的見解;另一方面，有量子信息學，它處理量子信息。我們相信，如果我們能夠將兩個世界融合在一起。”這位科學家說。