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全球首個真正可擴展量子算法誕生有望催生更高效太陽能電池

2022-10-17 09:53:29 來源：科技日報

英國布里斯托爾大學、量子算法初創公司Phasecraft及谷歌量子人工智能公司的研究人員，在最近的《自然·通信》雜志上發表論文稱，他們開發出了第一個真正可擴展的算法，在量子計算機上揭示了強關聯電子系統的重要特性，有望催生更高效的太陽能電池。

研究人員指出，對強關聯電子系統這種形式的量子系統建模具有重要的實際意義，有助于設計新材料、開發更高效的太陽能電池，甚至研制高溫超導體等，但目前世界上最強大的超級計算機對此“愛莫能助”。費米—哈伯德模型被廣泛認為是量子計算機的一個極好的基準，因為它是最簡單的材料系統，其中包含了經典計算機無法捕捉到的重要關聯，是研究材料電子和磁性的重要方法。通過近似產生費米—哈伯德模型的最低能量(基態)，科學家們可以計算出電子系統模型的關鍵物理性質。

過去，科學家們只在量子計算機上成功地運行了高度簡化的小型費米—哈伯德模型，而在最新研究中，研究人員利用一種高效的新算法以及更好的消錯技術，成功地進行更大規模的模擬，實驗規模是此前的4倍，由10倍多的量子門組成。

Phasecraft聯合創始人、布里斯托爾大學量子計算教授阿什利·蒙塔納羅表示：“本實驗中的費米—哈伯德實例代表了使用量子計算機解決現實材料系統的關鍵一步，我們成功開發出了第一個真正可擴展的算法，可以運行費米—哈伯德模型。這尤其令人興奮，因為它表明，隨著硬件不斷改進，我們將能夠擴展算法，以利用更強大的量子計算機。”

論文主要作者、Phasecraft高級量子工程師斯托婭·斯坦尼斯科表示：“這項實驗代表了一個新的里程碑。它告訴我們，當應用現有的最佳算法技術時，量子計算機能夠做到什么。我們可以在這項工作的基礎上，為當今的設備開發更好的算法，并為現實問題提供更好的解決辦法。”(劉霞)

關鍵詞：太陽能電池算法誕生量子系統電子系統模型