北京前沿科学技术研究院 BEIJING INSTITUTE OF FRONTIER SCIENCE

谷歌的量子计算机刚刚模拟出宇宙的隐藏弦结构

2025-08-30 18:52:29 工程科技阅读

Story Source:

Materials provided byTechnical University of Munich (TUM).Note: Content may be edited for style and length.

Journal Reference:

T. A. Cochran, B. Jobst, E. Rosenberg, Y. D. Lensky, G. Gyawali, N. Eassa, M. Will, A. Szasz, D. Abanin, R. Acharya, L. Aghababaie Beni, T. I. Andersen, M. Ansmann, F. Arute, K. Arya, A. Asfaw, J. Atalaya, R. Babbush, B. Ballard, J. C. Bardin, A. Bengtsson, A. Bilmes, A. Bourassa, J. Bovaird, M. Broughton, D. A. Browne, B. Buchea, B. B. Buckley, T. Burger, B. Burkett, N. Bushnell, A. Cabrera, J. Campero, H.-S. Chang, Z. Chen, B. Chiaro, J. Claes, A. Y. Cleland, J. Cogan, R. Collins, P. Conner, W. Courtney, A. L. Crook, B. Curtin, S. Das, S. Demura, L. De Lorenzo, A. Di Paolo, P. Donohoe, I. Drozdov, A. Dunsworth, A. Eickbusch, A. Moshe Elbag, M. Elzouka, C. Erickson, V. S. Ferreira, L. Flores Burgos, E. Forati, A. G. Fowler, B. Foxen, S. Ganjam, R. Gasca, É. Genois, W. Giang, D. Gilboa, R. Gosula, A. Grajales Dau, D. Graumann, A. Greene, J. A. Gross, S. Habegger, M. Hansen, M. P. Harrigan, S. D. Harrington, P. Heu, O. Higgott, J. Hilton, H.-Y. Huang, A. Huff, W. Huggins, E. Jeffrey, Z. Jiang, C. Jones, C. Joshi, P. Juhas, D. Kafri, H. Kang, A. H. Karamlou, K. Kechedzhi, T. Khaire, T. Khattar, M. Khezri, S. Kim, P. Klimov, B. Kobrin, A. Korotkov, F. Kostritsa, J. Kreikebaum, V. Kurilovich, D. Landhuis, T. Lange-Dei, B. Langley, K.-M. Lau, J. Ledford, K. Lee, B. Lester, L. Le Guevel, W. Li, A. T. Lill, W. Livingston, A. Locharla, D. Lundahl, A. Lunt, S. Madhuk, A. Maloney, S. Mandrà, L. Martin, O. Martin, C. Maxfield, J. McClean, M. McEwen, S. Meeks, A. Megrant, K. Miao, R. Molavi, S. Molina, S. Montazeri, R. Movassagh, C. Neill, M. Newman, A. Nguyen, M. Nguyen, C.-H. Ni, K. Ottosson, A. Pizzuto, R. Potter, O. Pritchard, C. Quintana, G. Ramachandran, M. Reagor, D. Rhodes, G. Roberts, K. Sankaragomathi, K. Satzinger, H. Schurkus, M. Shearn, A. Shorter, N. Shutty, V. Shvarts, V. Sivak, S. Small, W. C. Smith, S. Springer, G. Sterling, J. Suchard, A. Sztein, D. Thor, M. Torunbalci, A. Vaishnav, J. Vargas, S. Vdovichev, G. Vidal, C. Vollgraff Heidweiller, S. Waltman, S. X. Wang, B. Ware, T. White, K. Wong, B. W. K. Woo, C. Xing, Z. Jamie Yao, P. Yeh, B. Ying, J. Yoo, N. Yosri, G. Young, A. Zalcman, Y. Zhang, N. Zhu, N. Zobrist, S. Boixo, J. Kelly, E. Lucero, Y. Chen, V. Smelyanskiy, H. Neven, A. Gammon-Smith, F. Pollmann, M. Knap and P. Roushan.Visualizing dynamics of charges and strings in (2 1)D lattice gauge theories.Nature, 4 June 2025 DOI:10.1038/s41586-25-08999-9

了解北研院

使用谷歌量子处理器的科学家在揭示宇宙最深奥谜题方面取得重大突破。该团队通过模拟规范场论描述的基本相互作用，揭示了粒子及其连接粒子的不可见"弦"如何运动、涨落乃至断裂的现象。这一突破为探测粒子物理学、奇异量子材料乃至时空结构本身开辟了新路径。

“我们的工作展示了量子计算机如何能帮助我们探索支配宇宙的基本法则，”共同作者、慕尼黑工业大学自然科学学院集体量子动力学教授迈克尔·纳普表示，“通过在实验室模拟这些相互作用，我们可以用新方式检验理论。”

本研究共同作者、谷歌量子人工智能公司的佩德拉姆·鲁尚强调：“利用量子处理器的强大能力，我们研究了特定类型规范理论的动力学，并观察了粒子及其间无形的‘弦’如何随时间演化。”

第一作者、普林斯顿大学研究生泰勒·科克伦指出：“通过调整模型中的有效参数，我们可以调节弦的特性。它们可以剧烈涨落、被强力束缚甚至断裂。”他解释道，来自量子处理器的数据揭示了这类弦的标志性行为，其与高能粒子物理学现象存在直接对应。这些结果凸显了量子计算机在促进基础物理学及其他领域科学发现的潜力。

本研究部分获得了以下资助：英国政府“地平线欧洲”资助保障计划（UK Research and Innovation, UKRI）[资助号EP/Y036069/1]；德国卓越战略计划（EXC–2111–390814868）、德国研究联合会（DFG, Deutsche Forschungsgemeinschaft）TRR 360项目（492547816）、DFG基金（编号KN1254/1-2, KN1254/2-1）、DFG FOR 5522研究单元（项目号499180199）；欧盟“地平线2020”研究与创新计划（欧洲研究理事会ERC，资助协议号851161与771537）；欧盟（资助协议号101169765）；以及由巴伐利亚州政府通过“巴伐利亚高科技议程Plus”基金支持的慕尼黑量子谷。

信息来源

Story Source:

Materials provided byTechnical University of Munich (TUM).Note: Content may be edited for style and length.

Journal Reference:

T. A. Cochran, B. Jobst, E. Rosenberg, Y. D. Lensky, G. Gyawali, N. Eassa, M. Will, A. Szasz, D. Abanin, R. Acharya, L. Aghababaie Beni, T. I. Andersen, M. Ansmann, F. Arute, K. Arya, A. Asfaw, J. Atalaya, R. Babbush, B. Ballard, J. C. Bardin, A. Bengtsson, A. Bilmes, A. Bourassa, J. Bovaird, M. Broughton, D. A. Browne, B. Buchea, B. B. Buckley, T. Burger, B. Burkett, N. Bushnell, A. Cabrera, J. Campero, H.-S. Chang, Z. Chen, B. Chiaro, J. Claes, A. Y. Cleland, J. Cogan, R. Collins, P. Conner, W. Courtney, A. L. Crook, B. Curtin, S. Das, S. Demura, L. De Lorenzo, A. Di Paolo, P. Donohoe, I. Drozdov, A. Dunsworth, A. Eickbusch, A. Moshe Elbag, M. Elzouka, C. Erickson, V. S. Ferreira, L. Flores Burgos, E. Forati, A. G. Fowler, B. Foxen, S. Ganjam, R. Gasca, É. Genois, W. Giang, D. Gilboa, R. Gosula, A. Grajales Dau, D. Graumann, A. Greene, J. A. Gross, S. Habegger, M. Hansen, M. P. Harrigan, S. D. Harrington, P. Heu, O. Higgott, J. Hilton, H.-Y. Huang, A. Huff, W. Huggins, E. Jeffrey, Z. Jiang, C. Jones, C. Joshi, P. Juhas, D. Kafri, H. Kang, A. H. Karamlou, K. Kechedzhi, T. Khaire, T. Khattar, M. Khezri, S. Kim, P. Klimov, B. Kobrin, A. Korotkov, F. Kostritsa, J. Kreikebaum, V. Kurilovich, D. Landhuis, T. Lange-Dei, B. Langley, K.-M. Lau, J. Ledford, K. Lee, B. Lester, L. Le Guevel, W. Li, A. T. Lill, W. Livingston, A. Locharla, D. Lundahl, A. Lunt, S. Madhuk, A. Maloney, S. Mandrà, L. Martin, O. Martin, C. Maxfield, J. McClean, M. McEwen, S. Meeks, A. Megrant, K. Miao, R. Molavi, S. Molina, S. Montazeri, R. Movassagh, C. Neill, M. Newman, A. Nguyen, M. Nguyen, C.-H. Ni, K. Ottosson, A. Pizzuto, R. Potter, O. Pritchard, C. Quintana, G. Ramachandran, M. Reagor, D. Rhodes, G. Roberts, K. Sankaragomathi, K. Satzinger, H. Schurkus, M. Shearn, A. Shorter, N. Shutty, V. Shvarts, V. Sivak, S. Small, W. C. Smith, S. Springer, G. Sterling, J. Suchard, A. Sztein, D. Thor, M. Torunbalci, A. Vaishnav, J. Vargas, S. Vdovichev, G. Vidal, C. Vollgraff Heidweiller, S. Waltman, S. X. Wang, B. Ware, T. White, K. Wong, B. W. K. Woo, C. Xing, Z. Jamie Yao, P. Yeh, B. Ying, J. Yoo, N. Yosri, G. Young, A. Zalcman, Y. Zhang, N. Zhu, N. Zobrist, S. Boixo, J. Kelly, E. Lucero, Y. Chen, V. Smelyanskiy, H. Neven, A. Gammon-Smith, F. Pollmann, M. Knap and P. Roushan.Visualizing dynamics of charges and strings in (2 1)D lattice gauge theories.Nature, 4 June 2025 DOI:10.1038/s41586-25-08999-9

微信扫码分享

微信扫一扫，分享本文