科研進(jìn)展
科研人員在量子-經(jīng)典混合計算多費(fèi)米子系統(tǒng)研究中獲進(jìn)展
近期，中國科學(xué)院近代物理研究所科研團(tuán)隊在量子計算多費(fèi)米子系統(tǒng)響應(yīng)函數(shù)與核結(jié)構(gòu)的研究中取得新進(jìn)展，相關(guān)成果發(fā)表于核物理國際權(quán)威期刊《Physics Letters B》。
響應(yīng)函數(shù)是研究強(qiáng)關(guān)聯(lián)量子多體系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與動力學(xué)特性的重要物理量，在核物理、量子化學(xué)等領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用。但這類強(qiáng)關(guān)聯(lián)量子多體問題的希爾伯特空間維度隨粒子數(shù)指數(shù)增長，即便經(jīng)典計算機(jī)也難以完成中等規(guī)模以上體系的第一性原理計算，這種“指數(shù)墻”壁壘，是研究該問題的核心瓶頸。量子計算利用量子力學(xué)的疊加與糾纏特性，天然適配量子多體物理的大規(guī)模計算，是有望突破這一瓶頸的關(guān)鍵技術(shù)。量子計算技術(shù)以及面向量子多體問題的理論與算法開發(fā)，是當(dāng)前國際核物理與量子計算交叉領(lǐng)域的前沿研究焦點(diǎn)之一。
近代物理所理論物理研究團(tuán)隊與合作者構(gòu)建了一套適配量子硬件的量子-經(jīng)典混合計算框架，基于洛倫茲積分變換方法，結(jié)合自主研發(fā)的低開銷費(fèi)米子哈密頓量量子編碼方案，顯著降低了線路編譯成本，實(shí)現(xiàn)了真實(shí)核相互作用下多費(fèi)米子系統(tǒng)全束縛態(tài)譜與響應(yīng)函數(shù)的統(tǒng)一自洽計算。
為驗(yàn)證框架的有效性，研究團(tuán)隊以氧-19核素為對象，在量子-經(jīng)典混合框架下對其激發(fā)能譜進(jìn)行了精確計算。結(jié)果表明該框架下的計算結(jié)果與經(jīng)典計算結(jié)果高度吻合。該框架具有可擴(kuò)展性，為核結(jié)構(gòu)與核反應(yīng)第一性原理研究開辟了新路徑，也為量子計算在強(qiáng)關(guān)聯(lián)多體領(lǐng)域的應(yīng)用提供了有力支撐。
此工作由近代物理所、先進(jìn)能源科學(xué)與技術(shù)廣東省實(shí)驗(yàn)室、美國愛荷華州立大學(xué)、勞倫斯伯克利國家實(shí)驗(yàn)室共同完成。論文第一作者為近代物理所杜偉杰副研究員，通訊作者為近代物理所劉子鑫博士后。該研究得到了中國科學(xué)院人才計劃、東江實(shí)驗(yàn)室“卓越青年”等項目的支持。
論文鏈接：
https://doi.org/10.1016/j.physletb.2026.140538
圖：(a)氧-19的激發(fā)能譜。圖中給出量子計算機(jī)和經(jīng)典計算機(jī)上的全組態(tài)相互作用（FCI）計算結(jié)果，并與實(shí)驗(yàn)測量結(jié)果進(jìn)行了對比。(b)氧-19的洛倫茲積分隨參數(shù)σR的變化。(c)氧-19的響應(yīng)函數(shù)R(e)隨激發(fā)能e的變化
（理論物理室?供稿）
