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《自然》網(wǎng)站（www.nature.com） 夸克等亞原子粒子可通過力場的“弦”相互聯(lián)結(jié)，當(dāng)這些弦被拉伸至斷裂時(shí)會釋放能量。近期，兩支國際研究團(tuán)隊(duì)利用量子計(jì)算機(jī)成功模擬了這一現(xiàn)象，并實(shí)時(shí)觀測其動態(tài)過程。相關(guān)成果發(fā)表于《自然》（Nature）期刊，標(biāo)志著量子計(jì)算機(jī)在超越經(jīng)典計(jì)算機(jī)的復(fù)雜模擬領(lǐng)域取得重要進(jìn)展。 美國勞倫斯伯克利國家實(shí)驗(yàn)室的物理學(xué)家指出，弦斷裂是粒子物理中尚未完全理解的關(guān)鍵過程。經(jīng)典計(jì)算機(jī)雖能計(jì)算粒子碰撞的最終結(jié)果，但無法完整模擬中間動態(tài)。此次量子模擬的實(shí)現(xiàn)為此提供了新途徑。 實(shí)驗(yàn)中，一支團(tuán)隊(duì)使用美國初創(chuàng)公司QuEra的Aquila量子處理器，將信息編碼在二維蜂窩結(jié)構(gòu)排列的原子上，通過光學(xué)鑷子固定原子狀態(tài)以模擬電場；另一支團(tuán)隊(duì)則通過谷歌量子人工智能實(shí)驗(yàn)室的Sycamore芯片，以超導(dǎo)環(huán)編碼量子場。兩者分別采用“類比量子模擬”和“數(shù)字量子模擬”策略：前者依賴原子間靜電作用自主演化，后者通過離散操作手動調(diào)控。 模擬結(jié)果顯示，場中的弦結(jié)構(gòu)可呈現(xiàn)剛性、振動或斷裂等狀態(tài)，甚至出現(xiàn)粒子解束縛現(xiàn)象。盡管該成果對材料物理研究具有潛在價(jià)值，但相比粒子對撞機(jī)中三維高能相互作用（涉及強(qiáng)核力）的完整模擬仍存在差距。專家坦言，目前尚未找到實(shí)現(xiàn)高能物理全模擬的技術(shù)路徑。 |
