太好了，量子電動力學(xué)實(shí)驗(yàn)：向大規(guī)模實(shí)施邁出了重要一步！

物理學(xué)的基本定律建立在對稱性的基礎(chǔ)上，對稱性決定了帶電粒子之間的相互作用等等?，F(xiàn)在，海德堡大學(xué)(Heidelberg University)科學(xué)家利用超冷原子實(shí)驗(yàn)構(gòu)建了量子電動力學(xué)的對稱性，他們希望為實(shí)現(xiàn)未來可以模擬復(fù)雜物理現(xiàn)象的量子技術(shù)獲得新見解，研究成果發(fā)表在《科學(xué)》期刊上。量子電動力學(xué)理論研究電子和輕粒子之間的電磁相互作用，它基于所謂的U(1)對稱性。

例如，U(1)對稱性規(guī)定了粒子的運(yùn)動。通過實(shí)驗(yàn)，海德堡大學(xué)物理學(xué)家們在教授Fred Jendrzejesski博士的指導(dǎo)下，試圖推進(jìn)對這一復(fù)雜物理理論的有效研究，并在實(shí)驗(yàn)中實(shí)現(xiàn)了一個基本的構(gòu)建塊。海德堡大學(xué)基爾霍夫物理研究所(Kirchhoff Institute For Physical)艾美獎·諾特小組(Emmy Noether Group)負(fù)責(zé)人詹德澤杰斯基(Jendrzejesski)教授解釋說：

研究結(jié)果是朝著一個平臺邁出了重要的一步，該平臺由一系列適當(dāng)連接的積木構(gòu)建而成，用于大規(guī)模實(shí)施超冷原子中的量子電動力學(xué)。一個可能的應(yīng)用是開發(fā)大規(guī)模量子設(shè)備，以模擬無法用粒子加速器研究的復(fù)雜物理現(xiàn)象。為這項(xiàng)研究開發(fā)的基本構(gòu)件，也有助于研究材料研究中的問題，例如難以計算的強(qiáng)相互作用系統(tǒng)中的問題，科學(xué)家對開發(fā)量子計算技術(shù)非常感興趣。

這種技術(shù)可以模擬經(jīng)典計算機(jī)無法達(dá)到的一系列物理現(xiàn)象。研究提出了一種用于U(1)格點(diǎn)規(guī)范理論量子模擬的模塊化方案，該方案基于一維光學(xué)晶格單阱中孤立兩個玻色子量子氣體的異核自旋變化碰撞，研究為陷阱設(shè)計了基本積木，并展示了它保持規(guī)范不變性的可靠操作，擬議方案的可擴(kuò)展性潛力，為解決量子模擬規(guī)范理論連續(xù)體極限方面的挑戰(zhàn)提供了機(jī)會。

在物理學(xué)的基本定律中，規(guī)范場調(diào)節(jié)帶電粒子之間的相互作用。一個例子是基于U(1)規(guī)范對稱性電子與電磁場相互作用的量子理論。對于經(jīng)典計算技術(shù)來說，求解此類規(guī)范理論通常是一個難題。盡管量子計算機(jī)提出了前進(jìn)的方向，但用于復(fù)雜模擬的大規(guī)模數(shù)字量子設(shè)備很難建造，本研究提出了一個可擴(kuò)展的一維U(1)規(guī)范理論的模擬量子模擬器。

利用原子混合物中物質(zhì)間自旋變化碰撞，實(shí)現(xiàn)了具有自旋和物質(zhì)無關(guān)囚禁勢的物質(zhì)和規(guī)范場之間規(guī)范不變相互作用。研究在實(shí)驗(yàn)上實(shí)現(xiàn)了基本構(gòu)件，作為邁向連續(xù)規(guī)范理論量子模擬平臺的關(guān)鍵一步。

博科園｜www.bokeyuan.net

博科園｜研究/來自：海德堡大學(xué)

參考期刊《科學(xué)》

博科園｜科學(xué)、科技、科研、科普

關(guān)注【博科園】看更多大美宇宙科學(xué)