10月17日凌晨，复旦大学和中国科学技术大学中科院微观磁共振重点实验室合作研究的最新成果发表在《自然·物理》（Nature Physics）杂志上。该研究利用自主创新研发的随机绝热法，首次实现了利用量子模拟识别了二维系统中的Z2拓扑序，为未来研究量子物质和实现量子计算打下了重要基础。

据了解，该成果由复旦大学物理学系孔令欣团队和万义顿团队同中国科学技术大学中科院微观磁共振重点实验室杜江峰、彭新华团队共同研究。文章第一作者为中科大微观磁共振重点实验室博士生罗智煌，孔令欣、万义顿和彭新华为通讯作者。

该研究工作得到了国家自然科学基金委、科技部、教育部、上海市科学技术委员会和中科院的资助。

量子计算

研究成果

实验中，研究人员利用量子模拟的方法设计并演示了在不需要基态解析解的先验知识下，也就是只需系统哈密顿量形式也能直接测量和重构出具有拓扑特征的S、T矩阵，并识别出拓扑相，获得其拓扑指纹。

同时，研究人员在被研究体系哈密顿量中引入偏离精确可解模型的失谐项和破坏所有意外对称性的无序项，模拟了一类具有非零关联长度的不可解自旋模型，进一步成功地利用模矩阵的突变实验验证了这类拓扑序存在的鲁棒性以及相空间中的相变点。

另外，实验结合并改良了实验组研发的新颖技巧，利用随机绝热法制备线性独立的基态组，制备中仅仅需要被研究体系哈密顿量的近似点群对称性的信息，克服了先前量子模拟实验中需要直接制备按照可解模型求得的基态的困难。

据万义顿教授介绍，关于这一课题的想法可以追溯到三年前。当时，研究团队在严格可解的模型中得出了初步结果。随后，团队将关注点转移到可解模型之外，进行了新的理论研究，最终发现已经探究出来的方法适用于非严格可解模型这样更为一般的情形。

中国引领量子计算机发展，第一台光量子计算机在中国诞生

其实这并不是中国第一次公开在量子计算方面取得的成绩，就在今年5月3日，科技界迎来了一则重磅消息：世界上第一台超越早期经典计算机的光量子计算机在中国诞生。这个“世界首台”是货真价实的“中国造”，量子计算机的诞生将改变世界计算机和半导体产业链的格局。多粒子纠缠的操纵作为量子计算的技术制高点，一直是国际角逐的焦点。

在光子体系，中国在国际上率先实现了五光子、六光子、八光子和十光子纠缠，一直保持着国际领先水平。在超导体系，2015年，谷歌、美国航天航空局和加州大学圣芭芭拉分校宣布实现了9个超导量子比特的高精度操纵。这个记录已经被中国科学家团队打破。

量子计算

其意义不亚于核武器

那么，量子计算机主要有哪些应用前景，又和我们的生活有什么相关呢？

包括量子计算机在内的量子技术在军事应用方面有着无与伦比的广阔前景，量子隐形通信系统将建立在各类作战指挥控制体系之间和各种侦察预警系统、主要作战平台以及空间武器系统之中，从而构建出量子信息化战场的通信网络，以其超大信道容量、超高通信速率等特性，在未来的信息化战争中扮演无可替代的角色。甚至有人认为，量子计算的意义不亚于核武器……

在医学检测、药物设计、基因分析、各种导航等方面它也将起到巨大的作用，会给我们的生活带来极大的改变。比如天气预测，量子计算机可以一次分析所有数据，向我们提供更好的模型，精准地显示恶劣天气会在何时何地出现，就像这两天北京的沙尘暴，可以做到提前预防。“我们现在的天气预报只能预报几天，因为如果要预报第六天、第七天，计算的时间可能需要100天，而100天后再来预测第六七天的天气就没什么意义了”，中科院院士潘建伟说。

虽然，目前的技术成果距离真正建成性能优于传统经典计算机的标准量子计算机来说依旧有一定难度。但在量子计算方面，中国的多项成果都已打破世界记录，我们也期待超过经典电子计算机的标准量子计算机能够早日问世。

原文发布时间为：2017-10-18
本文作者：知无知
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