團(tuán)隊(duì)使用光量來(lái)創(chuàng)建新的量子模擬器

想象一下被困在迷宮里想要找到出路。你會(huì)怎么做?答案是反復(fù)試驗(yàn)。這就是具有經(jīng)典算法的傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)如何運(yùn)行以找到解決復(fù)雜問(wèn)題的方法?，F(xiàn)在考慮一下：如果，通過(guò)魔術(shù)，你能夠?qū)⒆约嚎寺〉蕉鄠€(gè)版本，以便你能夠同時(shí)通過(guò)所有不同的路徑?你幾乎可以立即找到出口。想象一下被困在迷宮里想要找到出路。你會(huì)怎么做?答案是反復(fù)試驗(yàn)。這就是具有經(jīng)典算法的傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)如何運(yùn)行以找到解決復(fù)雜問(wèn)題的方法?，F(xiàn)在考慮一下：如果，通過(guò)魔術(shù)，你能夠?qū)⒆约嚎寺〉蕉鄠€(gè)版本，以便你能夠同時(shí)通過(guò)所有不同的路徑?你幾乎可以立即找到出口。

結(jié)果我們不是在談?wù)撃g(shù) - 我們談?wù)摰氖窃雍蛠喸恿Ｗ?。例如，電子可以同時(shí)在多個(gè)地方。這是量子力學(xué)中已知的自然的基本原理，即疊加原理。

現(xiàn)在，想象一下，如果我們利用這個(gè)原理并將其應(yīng)用于我們的經(jīng)典模擬器和計(jì)算機(jī)。想象一下，我們?cè)谛畔⑻幚矸矫娴男蕰?huì)大大提高!

這是量子計(jì)算機(jī)和量子模擬器背后的原理。本質(zhì)上，量子計(jì)算機(jī)使用亞原子粒子的能力同時(shí)存在于多個(gè)地方。

量子模擬器不僅有利于處理時(shí)間的效率，而且它們是模擬簡(jiǎn)單和復(fù)雜系統(tǒng)的“自然”選擇。這是自然最終受量子力學(xué)定律支配這一事實(shí)的直接結(jié)果。

量子模擬器為我們提供了一個(gè)很好的機(jī)會(huì)來(lái)模擬自然的基本方面并理解它們隱藏的動(dòng)態(tài)，甚至不用研究各種粒子及其相互作用產(chǎn)生的復(fù)雜性。這正是Ebrahim Karimi教授及其團(tuán)隊(duì)研究背后的動(dòng)機(jī)。

Karimi的團(tuán)隊(duì)通過(guò)調(diào)用光的量子力學(xué)特性來(lái)模擬自然界中的周期性和閉合結(jié)構(gòu)，例如環(huán)形分子和晶格。結(jié)果可以幫助我們理解這些系統(tǒng)所涉及的動(dòng)力學(xué)，并為開發(fā)高效的基于光子的量子計(jì)算機(jī)開辟了可能性。

Karimi的團(tuán)隊(duì)成功構(gòu)建并運(yùn)行了首個(gè)專為模擬環(huán)形(環(huán)狀)系統(tǒng)而設(shè)計(jì)的量子模擬器。量子模擬器模擬量子系統(tǒng)。該團(tuán)隊(duì)使用光量子(光子)來(lái)模擬由不同原子數(shù)構(gòu)成的環(huán)內(nèi)電子的量子運(yùn)動(dòng)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，環(huán)形系統(tǒng)的物理特性與線形系統(tǒng)的物理特性基本不同。

在此過(guò)程中，該團(tuán)隊(duì)建立了一個(gè)強(qiáng)大的實(shí)驗(yàn)技術(shù)來(lái)模擬各種原子系統(tǒng)，并開辟了一個(gè)新窗口，以探索其工作帶來(lái)的許多機(jī)會(huì)。

“我們預(yù)計(jì)，在很短的時(shí)間內(nèi)，我們的研究將在各個(gè)學(xué)科產(chǎn)生非常大的影響，從醫(yī)學(xué)到計(jì)算機(jī)科學(xué)，從有機(jī)化學(xué)和生物學(xué)到材料科學(xué)和基礎(chǔ)物理學(xué)，”Farshad Nejadsattari博士說(shuō)， Karimi的博士后研究員之一，也是該項(xiàng)目的一部分。

在量子模擬器中，可以容易地控制并且物理上很好理解的量子粒子(在我們的情況下是光粒子，光子)被允許在被設(shè)計(jì)為與被模擬的系統(tǒng)類似的系統(tǒng)內(nèi)傳播。

來(lái)自該實(shí)驗(yàn)的一些有趣的發(fā)現(xiàn)包括找到在環(huán)上分布顆粒的特定方式，使得分布在顆粒傳播時(shí)不會(huì)改變，并且還發(fā)現(xiàn)顆粒首先在環(huán)上擴(kuò)散然后在那里重新出現(xiàn)的情況。它最初放置。這在任何量子模擬器中從未見過(guò)實(shí)驗(yàn)。

隨著量子模擬技術(shù)變得更加成熟和復(fù)雜，合成新材料，化學(xué)品和藥物開發(fā)將大大簡(jiǎn)化。量子模擬器將幫助提供眨眼間所需的所有信息。