理论家展示了哪些量子系统适合进行量子模拟

由柏林自由大学的Jens Eisert教授和柏林Helmholtz-Zentrum(HZB)领导的联合研究小组展示了一种模拟复杂固态系统的量子物理性质的方法。这是借助可以通过实验研究的复杂固态系统完成的。该研究发表在著名的《美国国家科学院院刊》(PNAS)上。

HZB联合研究小组负责人，Jens Eisert解释说：“真正的目标是一个强大的量子计算机，即使在发生错误时也可以生成稳定的结果，并纠正这些错误。” 到目前为止，强大的量子计算机的开发还有很长的路要走，因为量子位对环境参数的最小波动极为敏感。

但是现在一种新的方法有望取得成功：来自Jens Eisert小组的两位博士后，Maria Laura Baez和Marek Gluza采纳了战后时期杰出的美国物理学家Richard Feynman的想法。费曼(Feynman)提出使用具有量子物理特性的原子的真实系统模拟其他量子系统。这些量子系统可以由像珍珠一样串在一起的具有特殊自旋特性的原子组成，但也可以是离子陷阱，里德堡原子，超导Qbit或光学晶格中的原子。它们的共同点是可以在实验室中创建和控制它们。它们的量子物理性质可用于预测其他量子系统的行为。但是哪个量子系统将是很好的候选者?有办法提前发现吗?

埃塞尔特(Eisert)的团队现在已经使用数学和数值方法的组合来研究这个问题。实际上，该小组表明，此类系统的所谓动态结构因子是发表有关其他量子系统的一种可能的工具。该因子通过傅立叶变换间接计算自旋或其他量子量随时间的行为。

“这项工作在两个世界之间架起了一座桥梁，” Jens Eisert解释说。“一方面，有凝聚态物质社区，它研究量子系统并从中获得新的见解;另一方面，有量子信息学，它处理量子信息。我们相信，如果我们能够将两个世界融合在一起。”这位科学家说。