研究人员：首个揭示电子系统特性的量子可扩展算法面世有望催生更高效太阳能电池

来源: 科技日报 2022-10-20 14:47:15

英国布里斯托尔大学、量子算法初创公司Phasecraft及谷歌量子人工智能公司的研究人员，在最近的《自然·通信》杂志上发表论文称，他们开发出了第一个真正可扩展的算法，在量子计算机上揭示了强关联电子系统的重要特性，有望催生更高效的太阳能电池。

研究人员指出，对强关联电子系统这种形式的量子系统建模具有重要的实际意义，有助于设计新材料、开发更高效的太阳能电池，甚至研制高温超导体等，但目前世界上最强大的超级计算机对此“爱莫能助”。费米—哈伯德模型被广泛认为是量子计算机的一个极好的基准，因为它是最简单的材料系统，其中包含了经典计算机无法捕捉到的重要关联，是研究材料电子和磁性的重要方法。通过近似产生费米—哈伯德模型的最低能量(基态)，科学家们可以计算出电子系统模型的关键物理性质。

过去，科学家们只在量子计算机上成功地运行了高度简化的小型费米—哈伯德模型，而在最新研究中，研究人员利用一种高效的新算法以及更好的消错技术，成功地进行更大规模的模拟，实验规模是此前的4倍，由10倍多的量子门组成。

Phasecraft联合创始人、布里斯托尔大学量子计算教授阿什利·蒙塔纳罗表示：“本实验中的费米—哈伯德实例代表了使用量子计算机解决现实材料系统的关键一步，我们成功开发出了第一个真正可扩展的算法，可以运行费米—哈伯德模型。这尤其令人兴奋，因为它表明，随着硬件不断改进，我们将能够扩展算法，以利用更强大的量子计算机。”

论文主要作者、Phasecraft高级量子工程师斯托娅·斯坦尼斯科表示：“这项实验代表了一个新的里程碑。它告诉我们，当应用现有的最佳算法技术时，量子计算机能够做到什么。我们可以在这项工作的基础上，为当今的设备开发更好的算法，并为现实问题提供更好的解决办法。”(科技日报记者刘霞)

标签：首个揭示电子系统特性的量子可扩展算法面世有望催生更高效太阳能电池