英國布里斯托爾大學、量子算法初創(chuàng)公司Phasecraft及谷歌量子人工智能公司的研究人員，在最近的《自然·通信》雜志上發(fā)表論文稱，他們開發(fā)出了第一個真正可擴展的算法，在量子計算機上揭示了強關聯(lián)電子系統(tǒng)的重要特性，有望催生更高效的太陽能電池。

研究人員指出，對強關聯(lián)電子系統(tǒng)這種形式的量子系統(tǒng)建模具有重要的實際意義，有助于設計新材料、開發(fā)更高效的太陽能電池，甚至研制高溫超導體等，但目前世界上最強大的超級計算機對此“愛莫能助”。費米—哈伯德模型被廣泛認為是量子計算機的一個極好的基準，因為它是最簡單的材料系統(tǒng)，其中包含了經(jīng)典計算機無法捕捉到的重要關聯(lián)，是研究材料電子和磁性的重要方法。通過近似產(chǎn)生費米—哈伯德模型的最低能量(基態(tài))，科學家們可以計算出電子系統(tǒng)模型的關鍵物理性質。

過去，科學家們只在量子計算機上成功地運行了高度簡化的小型費米—哈伯德模型，而在最新研究中，研究人員利用一種高效的新算法以及更好的消錯技術，成功地進行更大規(guī)模的模擬，實驗規(guī)模是此前的4倍，由10倍多的量子門組成。

Phasecraft聯(lián)合創(chuàng)始人、布里斯托爾大學量子計算教授阿什利·蒙塔納羅表示：“本實驗中的費米—哈伯德實例代表了使用量子計算機解決現(xiàn)實材料系統(tǒng)的關鍵一步，我們成功開發(fā)出了第一個真正可擴展的算法，可以運行費米—哈伯德模型。這尤其令人興奮，因為它表明，隨著硬件不斷改進，我們將能夠擴展算法，以利用更強大的量子計算機。”

論文主要作者、Phasecraft高級量子工程師斯托婭·斯坦尼斯科表示：“這項實驗代表了一個新的里程碑。它告訴我們，當應用現(xiàn)有的最佳算法技術時，量子計算機能夠做到什么。我們可以在這項工作的基礎上，為當今的設備開發(fā)更好的算法，并為現(xiàn)實問題提供更好的解決辦法。”(科技日報記者 劉霞)