澳大利亚硅量子计算公司科学家在4日出版的《自然》杂志发表论文，宣布成功研制出迄今规模最大的量子材料模拟器——“量子孪生”。这款由磷原子嵌入硅芯片构建的15000量子比特阵列，为研究复杂量子材料提供了前所未有的实验平台，有望帮助科学家精准建模尚未完全理解的新材料与新分子。
“量子孪生”不仅能揭示奇特而潜在有用的量子材料的工作机制，还将助力未来材料的定向设计与性能优化。这一突破对超导体等材料研究尤为重要，这些材料的独特性质源于量子效应，传统计算机难以直接模拟，往往需依赖繁复的数学近似，而在量子模拟器上，这些效应却能被真实还原。
团队通过精密操控，将单个磷原子逐一定位在硅基底上，每个原子即成为一个可控的量子比特。通过排列成规则的二维方格，“量子孪生”可模仿真实材料中原子的结构布局。其15000量子比特的规模远超以往同类装置，此前最先进的模拟器仅基于数千个超冷原子实现。
团队还在芯片上集成了电子元件，精确调控电子的行为。例如，调节向网格中注入电子的难易程度，或控制电子在不同位置间“跃迁”的概率。这种高度可调性，使得模拟材料中的电流输运过程成为可能。
传统计算机在处理大型二维电子系统时力不从心，尤其在面对强关联、非平衡态等复杂情形时。“量子孪生”则展现出强大潜力。团队已用它模拟了一个经典理论模型，描述材料从导体到绝缘体相变的过程，并测量了系统霍尔系数随温度的变化情况，揭示了其在磁场作用下的响应特性。
该平台的规模与控制精度意味着，“量子孪生”有望挑战更具争议的科学难题，如高温超导机制。传统超导体虽原理清晰，但需极低温或高压环境，应用受限。部分非常规超导体可在较温和条件下工作，但微观机理仍不明朗。要实现室温常压超导，必须深入电子层级探明其本质，这正是量子模拟器大显身手之处。
此外，“量子孪生”还可助力药物、人工光合作用等领域的研发。
“数据、模型和训练都是我们自己做的，我们将开放数据和模型，供每一位开发者免费使用。”12月15日，北京中科闻歌科技股份有 ·星河动力C及C+轮融资11亿元人民币，资金将用于智神星一号可重复使用液体运载火箭技术研发以及相关生产、试验和发 ■本报记者 冯丽妃 日本当地时间1月1日16时10分，日本西海岸石川县能登半岛发生7.6级地震，震源深度30公里。 截至 “这些小胶质细胞在tau蛋白病变有效地扩散到下一个细胞之前就开始吸收并降解tau蛋白。没有tau病理学，就不会有神经退 2023年12月中旬以来，受冷空气持续影响，我国天气形势复杂，集中出现寒潮、雨雪、低温、冰冻等灾害性天气。 近日，中国科学院 关于2023年度上海市专业技术服务平台建设立项的通知 各有关单位： 为加快实施创新驱动发展战略，进一步推进上海市专业技术 。本文链接：规模最大量子材料模拟器研制成功http://www.sushuapos.com/show-11-31574-0.html
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