新量子模擬器的顯微圖像，其中包含嵌入一塊電子電路內的兩個相互耦合的納米尺寸金屬半導體組件。圖片來源：愛爾蘭都柏林大學

美英科學家合作發明了一種可擴展的新型模擬量子計算機，有望用于解決現有最強大的數字超級計算機也無法解決的物理學前沿難題，例如幫助科學家更好地理解超導性，最終找到在室溫下具有超導性的材料。相關研究刊發于最新一期《自然·物理學》雜志。

在最新研究中，斯坦福大學、美國能源部SLAC國家加速器實驗室以及愛爾蘭都柏林大學的研究人員設計出金屬—半導體混合組件，并將其整合到納米電子電路內，得到了新的量子設備。

研究人員解釋說，模擬設備的基本原則是創建一種與想要解決的問題類似的硬件，而非為可編程數字計算機編寫代碼。例如，可通過構建一個太陽系的力學模型來預測行星的運動以及日食發生的時間。20世紀晚期，模擬設備被用于解決當時最先進的數字計算機無法解決的數學計算。

但要解決量子物理問題，模擬設備需要包含量子組件。新研制的量子模擬器體系結構包括擁有納米元件的電子電路，這些元件受量子力學定律的控制。重要的是，科學家可制造許多這樣的組件，每個組件的行為基本上與其他組件相同，這就使最新設計能從單個單元擴展到大型網絡，朝開發出新一代可擴展固態模擬量子計算機邁出了關鍵一步。

研究人員指出，將量子模擬器從兩個納米級組件擴展到許多納米級組件，可為當前計算機無法處理的更復雜的系統建模，最終幫助揭示宇宙中一些最令人費解的謎團。

總編輯圈點

我們可將量子模擬器視為一種特殊類型的量子計算機。憑借對納米級物質的控制能力，科學家可以運用量子相關原理，解決一個特定要解決的問題，比如文中想要探索的宇宙謎題。由于模擬器的元件實際上都是受量子力學定律所控制，其可以進入常規計算機所無法到達的領域，同時，也為真正成型的量子計算機問世鋪路。