研究發(fā)現(xiàn)：量子計(jì)算機(jī)可創(chuàng)造出新奇特性的物質(zhì)新結(jié)構(gòu)

2022-06-15 10:04:04來源：科技日?qǐng)?bào)

據(jù)英國(guó)《新科學(xué)家》雜志網(wǎng)站9日?qǐng)?bào)道，英國(guó)科學(xué)家發(fā)表最新研究稱，他們可以調(diào)整量子計(jì)算機(jī)內(nèi)量子比特之間的相互作用，這意味著量子計(jì)算機(jī)可以創(chuàng)造出擁有新奇特性的物質(zhì)新結(jié)構(gòu)，揭示超導(dǎo)性等物質(zhì)特性。

研究人員表示，大多數(shù)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(jié)構(gòu)由此產(chǎn)生。但量子計(jì)算機(jī)的工作不受這種限制，因此其或許能夠操縱物質(zhì)來對(duì)抗局域性。

為研究這種可能性，牛津大學(xué)的約瑟夫·廷德爾及其同事創(chuàng)建了一個(gè)可描述量子粒子系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，模型中的粒子可與任意其他粒子發(fā)生相互作用，而不僅僅與其鄰居相互作用。然后，該團(tuán)隊(duì)利用圖論來確定這樣一個(gè)系統(tǒng)是否真的會(huì)出現(xiàn)。

他們發(fā)現(xiàn)，這一過程揭示了一種不同尋常的幾何結(jié)構(gòu)，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(jì)算這些粒子的某些特性，發(fā)現(xiàn)新結(jié)構(gòu)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(zhì)在現(xiàn)實(shí)世界中如何表現(xiàn)以及有哪些用途，但我們有可能在量子計(jì)算機(jī)上產(chǎn)生這種現(xiàn)象。借助離子阱量子計(jì)算機(jī)等，我們幾乎可以讓任何量子比特之間發(fā)生相互作用。因此，我們討論的這些不規(guī)則結(jié)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)。”

布里斯托爾大學(xué)的史蒂芬·克拉克表示，這是一個(gè)非常有趣的結(jié)果，可能會(huì)向我們揭示前所未有的新系統(tǒng)和連接——它們通常不會(huì)在自然界中出現(xiàn)。但目前很難理解這些系統(tǒng)在現(xiàn)實(shí)世界中的功能，因?yàn)橥⒌聽枅F(tuán)隊(duì)只考慮了粒子之間的連接，沒有考慮距離，“如果它們能產(chǎn)生類似超導(dǎo)的奇異性質(zhì)，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(fā)現(xiàn)創(chuàng)造物質(zhì)的階段，但這項(xiàng)研究邁出了第一步。他們下一步計(jì)劃從靜態(tài)計(jì)算轉(zhuǎn)移到研究這些系統(tǒng)如何隨時(shí)間演變。(葉青)

關(guān)鍵詞：量子計(jì)算機(jī) 新奇特性物質(zhì)新結(jié)構(gòu) 超導(dǎo)性物質(zhì)特性

責(zé)任編輯：hnmd003

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