快科技7月11日消息，據(jù)中國科學技術(shù)大學官網(wǎng)介紹，中國科學技術(shù)大學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機理中的作用邁出了重要的第一步。

相關研究成果于7月10日在線發(fā)表在國際學術(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機理這一困擾物理學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)模化地設計、生產(chǎn)和應用新型的高溫超導材料，在電力傳輸、醫(yī)學、超算等領域產(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機理的有效途徑，也是量子計算研究的重大突破。