清华大学首次在离子阱系统中实现嵌入式量子模拟器

来源：中国科学报 8-12 萧杨

日前，清华大学交叉信息研究院量子信息中心金奇奂课题组首次在离子阱系统中实现了嵌入式量子模拟器。相关成果发布于《自然—通讯》。

量子模拟器是用来演示理想量子模型的属性的仪器，它使人们能够研究通过经典方式无法高效模拟的量子系统。然而，由于量子系统不能实现反幺正过程，量子模拟器还不能实现某些基本的代数运算，比如复共轭操作。而复共轭操作与结合量子力学和相对论的量子场论有着深刻的联系，比如分立对称操作——电荷共轭和实践反演操作都包含复共轭操作。

通过引入扩展空间和被称作嵌入式量子模拟器的概念，科研人员首次在离子阱系统中实现了复共轭和上述对称操作。他们的实验实现可以被应用于大量需要“非物理”操作的量子计算和模拟中。该实验探索了量子模拟领域的全新方向，将“非物理”操作引入到量子模拟工具箱中。嵌入式量子模拟器也可以被用于测量具有物理意义的非可观测量，比如纠缠单调和多重时间纠缠等。