加拿大研究人员首次实现重子的量子模拟

由量子计算研究所 (IQC) 教员领导的一组研究人员在量子计算机上首次对重子(基本量子粒子)进行了模拟。

凭借他们的结果，该团队朝着更复杂的量子模拟迈出了一步，这将使科学家能够研究中子星，了解更多关于宇宙最早时刻的信息，并实现量子计算机的革命性潜力。

“这是向前迈出的重要一步——这是有史以来第一次在量子计算机上模拟重子，”IQC 教员 Christine Muschik 说。“而不是在加速器中粉碎粒子，量子计算机有朝一日可以让我们模拟这些相互作用，我们用来研究宇宙的起源等等。”

Muschik 还是滑铁卢大学的物理学和天文学教授和周界研究所的副教员，他领导着研究晶格规范理论的量子模拟的量子相互作用小组。这些理论是对现实物理学的描述，包括粒子物理学的标准模型。规范理论对场、力、粒子、空间维度和其他参数的包容性越强，它就越复杂——经典超级计算机建模也就越困难。

非阿贝尔规范理论是模拟特别有趣的候选者，因为它们负责我们所知道的物质的稳定性。经典计算机可以模拟这些理论中描述的非阿贝尔物质，但有一些重要情况——例如高密度物质——是普通计算机无法访问的。虽然描述和模拟非阿贝尔物质的能力是描述我们宇宙的基础，但从来没有在量子计算机上进行过模拟。

与来自约克大学的 Randy Lewis 合作，Muschik 在 IQC 的团队开发了一种资源高效的量子算法，使他们能够在 IBM 的云量子计算机与经典计算机配对的简单非阿贝尔规范理论中模拟系统。

通过这一具有里程碑意义的步骤，研究人员正在开辟一条通往规范理论量子模拟的道路，其能力和资源远远超出了世界上最强大的超级计算机的能力和资源。

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