瑞士保羅謝爾研究所的混合兩位理論物理學家聯合穀歌公司及來自5個國家的大學研究人員，共同開發並測試了一種新型數字—模擬混合量子模擬器。量模該模擬器不僅能夠以前所未有的拟器能高精確度模擬物理過程，還具有高度靈活性，精度能力更強，模拟適用於解決從固態物理到天體物理學的物理廣泛問題。這一成果被視為量子計算領域的过程重要裏程碑，相關論文發表在最新一期《自然》雜誌上。混合

冷牛奶滴入熱咖啡中是量模如何擴散的？這一問題即使是最快的超級計算機也難以高精度地模擬，因為其背後的拟器能高量子物理過程異常複雜。1982年，精度諾貝爾獎得主理查德·費曼提出，模拟使用傳統計算機來解決這類問題，物理不如用專門設計的过程用於模擬量子物理過程的量子模擬器更為有效。隨著量子計算機技術的混合迅速發展，費曼的設想正逐漸變為現實。

團隊借助穀歌提供的包含69個超導量子比特的芯片，實現了數字和模擬操作模式的有效結合。實驗中，他們通過設定離散的初始條件，模擬了熱能進入固體的過程，並展示了量子模擬器如何實現熱平衡狀態。這僅是新型量子模擬器所能解答的眾多有趣問題之一。這項新研究為開發通用量子模擬器奠定了基礎，其能力遠超當前隻能處理特定物理問題的量子模擬器，應用範圍覆蓋物理學的多個不同領域。

混合量子模擬器的一個研究主題是磁學。例如，在穀歌量子芯片中，量子比特與其磁性方向調整的相關特性，對基於電子自旋而非電荷的新一代計算機芯片至關重要，有助於提高內存密度和計算速度。

此外，該量子模擬器在新材料開發中也有廣闊應用前景，如開發高溫超導體、更加精準且副作用更少的藥物；在天體物理學領域，可用於研究關於黑洞的信息悖論——量子物理學原理指出信息不會丟失，但天體物理學家認為黑洞會摧毀與其形成相關的信息。該量子模擬器有助厘清這些複雜的天文現象。

【總編輯圈點】

1982年，費曼指出，有一些問題的解決，用計算機不如用可以模擬量子物理過程的量子模擬器。幾十年過去，這一設想已逐步得到驗證。此次，科研人員構建了首個數字—模擬混合量子模擬器。該裝置基於69個超導量子比特芯片，實現了對複雜量子過程的高精度模擬。它在基礎物理、材料科學，甚至天體物理等領域都具有廣闊應用前景。今天，混合量子模擬器架起了微觀量子世界與宏觀宇宙之間的模擬橋梁，或許同時也鋪就了一條通往通用容錯量子計算機之路。