Chinanews.com Hefei, 18 de janeiro (repórter Wu Lan) A Universidade de Ciência e Tecnologia da China na 18ª notícia, Pan Jianwei, Zhao Bo, etc. Usou a simulação quântica molecular atômica ultra -resistente para obter grandes avanços na pesquisa de física química: A primeira regulação precisa do campo magnético foi no experimento, foi observada a ressonância dispersa entre o estado base e o átomo à temperatura ultra -baixa, o que deu um passo importante em direção a pesquisas químicas quânticas ultra -respostas baseadas em moléculas de átomo ultra resmadas .
Esses importantes resultados de pesquisa foram publicados na revista acadêmica de autoridade internacional "Science" no dia.
A computação quântica e a simulação quântica têm fortes recursos de computação paralela e simulação, que não apenas fornecem soluções eficazes para problemas de cálculo em grande escala que os computadores clássicos não podem resolver, mas também revelam efetivamente as leis de sistemas físicos complexos, fornecem novos desenvolvimentos energéticos, desenho de novos materiais , etc. Guia.
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O objetivo final da pesquisa de computação quântica é construir computadores quânticos universais, mas esse objetivo requer um emaranhado quântico em grande escala e cálculo tolerante a falhas.
Atualmente, o objetivo de curto prazo da computação quântica é desenvolver um computador quântico especial, ou seja, um simulador quântico dedicado para resolver o problema que os computadores clássicos existentes não podem resolver em certos problemas.Por exemplo, a simulação quântica molecular atômica ultra -baixa, usando um sistema quântico ultra -frio altamente controlável para simular sistemas físicos computacionais complexos e difíceis, podem realizar pesquisas detalhadas e abrangentes em sistemas complexos, de modo a ter reações químicas e novo design de material. Grandes perspectivas de aplicação.
Na direção da pesquisa de simulação quântica, as pessoas primeiro estudam problemas teóricos que podem ser tratados e usam comparações teóricas e experimentais para demonstrar a confiabilidade e a potencial superioridade da simulação quântica.Por exemplo, em 2016, Pan Jianwei e Chen Shuai publicaram trabalhos de pesquisa na revista Science. Protótipos de computação quântica contra tarefas de amostragem de bóson, superando os primeiros computadores eletrônicos e transistoros, mas eles ainda são necessários para superar os atuais supercomputadores clássicos em desenvolvimento.Além disso, recentemente a IBM e o Google e outras empresas de tecnologia de renome internacional usaram o sistema quântico supercondutor para simular a energia do estado base do sistema molecular pequeno. como revista "Nature".No entanto, para esse tipo de pequenas moléculas simplificadas, as experiências quânticas de demonstração de nível atual ainda não podem superar os computadores clássicos em termos de velocidade e precisão.
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A aplicação real mais promissora da simulação quântica é um problema multi -corpo importante que realmente resolve os métodos clássicos de cálculo numérico que não podem ser efetivamente resolvidos.Atualmente, a solução desses problemas é uma importante meta de desenvolvimento de um computador quântico dedicado.Por exemplo, no campo da física química, a dinâmica do pipeline da interação da interação molecular atômica e a dinâmica da colisão molecular sob essa superfície potencial da molécula atômica são uma questão científica tão importante.Em teoria, a superfície potencial de energia da molécula atômica precisa resolver o sistema multi -elétron Xue Dingzhang para obter a energia do estado base do sistema eletrônico.Como existe uma forte correlação entre os elétrons, sua energia do estado base não pode ser resolvida com precisão.Portanto, o desenvolvimento químico quântico teórico vários métodos estão resolvendo aproximadamente o potencial, e o sistema molecular com pequena qualidade e eletrônicos pequenos foi bem -sucedido.No entanto, para o sistema molecular com multi -eletrônicos de grande qualidade, a superfície potencial de energia do cálculo teórica não pode mais ser confiável para simular o comportamento dinâmico na colisão da colisão molecular.
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Ao construir um sistema de simulação quântica dedicado para problemas específicos, as informações da superfície de energia potencial podem ser obtidas pela ressonância de dispersão das moléculas atômicas de medição experimental.A medição da ressonância de espalhamento combinada com a modelagem teórica pode refletir com precisão as informações globais das superfícies potenciais de energia, fornecendo assim o retrato mais preciso das superfícies potenciais de energia.A ressonância de dispersão molecular é um fenômeno quântico típico e aparecerá apenas à temperatura ultra -baixa.
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Nos últimos anos, com o desenvolvimento da tecnologia molecular atômica ultra -baixa, moléculas de estado base ultra -resfriado totalmente controláveis podem ser preparadas a partir do gás atômico de zero absoluto.Desde que a equipe co -experimental de Deborahjin e Junye, em 2008, o acadêmico da Academia Americana de Ciências preparou moléculas super frias de potássio e os gêmeos de uma variedade de átomos de metais alcalinos foram preparados em outros laboratórios.No entanto, como a ressonância de dispersão desse sistema molecular de grande qualidade e multi -eletrônico não pode ser previsto teoricamente, a ressonância de dispersão de moléculas ultra -respostas por mais de dez anos sempre foi um grande desafio no experimento no campo da pesquisa.
Neste estudo, a equipe de pesquisa da Universidade de Ciência e Tecnologia da China observou com sucesso a ressonância de dispersão entre moléculas à base de sódio e potássio à temperatura ultra -baixa.No experimento, pesquisadores científicos partiram do gás misto de átomos ultraos de sódio e potássio que foram abertos por várias centenas de unhas, preparando -se para o estado base de sódio e potássio em diferentes estados super finos, e os átomos de potássio em diferentes internos Estados estavam no estado interno.Nesta base, através do campo magnético preciso da regulação para regular com precisão a baixa energia da dispersão molecular atômica e a restrição de três corpo, uma série de radiação dispersa entre o estado base do potássio de sódio e o estado de sódio do potássio e o estado de sódio e o potássio subunitos primários sob o potássio sob O espectro da perda molecular é observado com sucesso no pico de ressonância do espectro.
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O trabalho foi altamente avaliado pelo revisor da "ciência": "Este é um trabalho muito importante e emocionante. Embora os elementos ultra -baixos tenham sido preparados, não há ressonância dispersa molecular. A principal dificuldade da pesquisa química é que o curto -A parte da superfície potencial não pode ser obtida a partir de experimentos anteriores.
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