全球首个真正可扩展量子算法诞生有望催生更高效太阳能电池

2022-10-17 09:53:29 来源：科技日报

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。”(刘霞)

关键词：太阳能电池算法诞生量子系统电子系统模型