BALI@ 2023.08.27 , 07:01

一种使用费米子原子来模拟复杂物理系统的新型量子计算机。

费米子原子遵循泡利不相容原理，防止多于一个同时处于相同量子状态。因此，它们非常适合对分子、超导体和夸克-胶子等费米子统计学具关键作用的系统建模。

来自奥地利和美国的科学家利用费米子原子设计了一种新的量子计算机来模拟复杂物理系统。该处理器使用可编程的中性原子阵列，并具有用于模拟费米子模型的硬件高效的费米子逻辑门。

该团队在Peter Zoller的指导下，展示了新型量子处理器可以以高精度模拟来自量子化学和粒子物理的费米子模型。

一个费米子寄存器和几个费米子量子逻辑门组成一个费米子量子处理器。寄存器的局部量子信息单元由一组费米子模态组成，它们要么为空，要么含有单个费米子。

来自Peter Zoller领导的奥地利科学院量子光学与量子信息研究所(IQOQI)研究小组的Daniel Gonzalez Cuadra说:“我们要模拟的系统(如由许多电子组成的分子)的状态通常将是许多占据模式的叠加，这可以直接编码到该寄存器中。然后，使用设计用于模拟分子时间演化的费米子量子线路来处理这些信息。任何这样的线路都可以分解为仅两种类型的费米子门的序列，即隧穿和相互作用门。”

科学家们提出在光学镊子阵列中非常精确地捕获和操作费米子原子，光学镊子是高度聚焦的激光束。该平台可以本源实现所需的一套费米子量子逻辑门:首先激发原子至具有强偶极矩的铿原子态来实现相互作用门，并通过控制原子在两个光学镊子间的隧穿来获得隧穿门。

Cuadra说:“通过使用费米子来编码和处理量子信息，被模拟系统的某些性质可以在硬件层面上内在地得到保证，而在标准的量子比特量子计算机中这需要额外的资源。我对该领域的未来非常激动，我希望通过识别费米子量子处理的最有前途的应用，并设计可以在近期设备上运行的定制算法，继续为其做出贡献。”

本文译自 techexplorist，由BALI编辑发布。