7月11日消息，據(jù)中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)官網(wǎng)介紹，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)潘建偉院士團隊成功構(gòu)建了求解費米子哈伯德模型的超冷原子量子模擬器，以超越經(jīng)典計算機的模擬能力首次驗證了該體系中的反鐵磁相變。

該突破朝向獲得費米子哈伯德模型的低溫相圖、理解量子磁性在高溫超導(dǎo)機理中的作用邁出了重要的第一步。

相關(guān)研究成果于7月10日在線發(fā)表在國際學(xué)術(shù)期刊《自然》雜志上。

天元”量子模擬器示意。紅色和藍色的小球分別代表自旋相反的原子，它們在三維空間交錯排列，形成了反鐵磁晶體。原子被光晶格囚禁在玻璃真空腔中。

據(jù)介紹，費米子哈伯德模型是晶格中電子運動規(guī)律的最簡化模型，被認為是有希望解釋高溫超導(dǎo)機理這一困擾物理學(xué)界近四十年難題的核心物理模型。

一旦理解其物理機制，就能夠規(guī)模化地設(shè)計、生產(chǎn)和應(yīng)用新型的高溫超導(dǎo)材料，在電力傳輸、醫(yī)學(xué)、超算等領(lǐng)域產(chǎn)生變革性影響。

潘建偉院士介紹，量子計算為求解若干經(jīng)典計算機難以勝任的計算難題提供了全新的方案。

此次潘建偉院士團隊結(jié)合前期研究成果，實現(xiàn)了最低溫度的均勻費米簡并氣體制備，滿足了實現(xiàn)反鐵磁相變所需要的低溫。

并進一步創(chuàng)造性地將盒型光勢阱和平頂光晶格技術(shù)相結(jié)合，實現(xiàn)了空間均勻的費米子哈伯德體系的絕熱制備。

在此基礎(chǔ)上，研究團隊通過精確調(diào)控相互作用強度、溫度和摻雜濃度，成功構(gòu)建出求解費米子哈伯德模型的超冷原子量子模擬器，直接觀察到反鐵磁相變的確鑿證據(jù)——自旋結(jié)構(gòu)因子在相變點附近呈現(xiàn)冪律的臨界發(fā)散現(xiàn)象。

從而首次驗證了費米子哈伯德模型包括摻雜條件下的反鐵磁相變。

該工作推進了對費米子哈伯德模型的理解，不僅是理解高溫超導(dǎo)機理的有效途徑，也是量子計算研究的重大突破。