新華社(she)合(he)肥7月10日電 探明高溫超(chao)導的(de)(de)機(ji)(ji)理，進而研制(zhi)出性能(neng)強大的(de)(de)新材(cai)料，是現代物理學的(de)(de)重(zhong)大課題。近期(qi)，中國科學技(ji)術大學潘(pan)建(jian)偉、陳宇翱、姚星燦、鄧(deng)友金(jin)等人成功構建(jian)求解費米(mi)子哈伯德模(mo)(mo)型的(de)(de)超(chao)冷(leng)原子量(liang)子模(mo)(mo)擬器，以(yi)超(chao)越經典(dian)計算機(ji)(ji)的(de)(de)模(mo)(mo)擬能(neng)力首次驗(yan)證了該(gai)(gai)體系中的(de)(de)反鐵磁相(xiang)變，朝著獲得該(gai)(gai)模(mo)(mo)型低溫相(xiang)圖、理解量(liang)子磁性在高溫超(chao)導機(ji)(ji)理中作用邁出重(zhong)要一(yi)步。國際(ji)學術期(qi)刊(kan)《自(zi)然》7月10日發表了該(gai)(gai)成果。

　　超(chao)(chao)導(dao)，指材料在(zai)低(di)于某一溫(wen)度(du)時，電阻(zu)變為(wei)零的現象(xiang)。電阻(zu)為(wei)零的超(chao)(chao)導(dao)體，在(zai)電力輸運(yun)、信息技術、生物醫藥(yao)、交通運(yun)輸等領域存在(zai)巨大應用價值。但(dan)是(shi)，以(yi)高溫(wen)超(chao)(chao)導(dao)為(wei)代表的新材料，其深層次機理(li)尚未闡明，難以(yi)規模化生產和(he)應用。

　　物理學家約(yue)翰(han)·哈伯德(de)提出的(de)費米(mi)子哈伯德(de)模(mo)型，是描述(shu)高溫超(chao)導(dao)材(cai)料的(de)代表性(xing)物理模(mo)型之一(yi)。但它(ta)的(de)求解難度極高，即使(shi)是超(chao)級計算機也難以進行有效數值模(mo)擬。

　　量子(zi)計(ji)算提(ti)供了新解決(jue)方案(an)。“從微觀層面(mian)看，世(shi)界上絕大(da)部(bu)分(fen)材料(liao)(liao)都(dou)由(you)原子(zi)或分(fen)子(zi)排列形成的(de)晶格(ge)結(jie)構(gou)組(zu)成，而(er)材料(liao)(liao)的(de)性質主要(yao)由(you)晶格(ge)中(zhong)(zhong)的(de)電子(zi)的(de)運動方式決(jue)定(ding)。”中(zhong)(zhong)科(ke)大(da)教授姚星燦說，因此(ci)基(ji)于光(guang)晶格(ge)中(zhong)(zhong)的(de)超(chao)冷原子(zi)體系構(gou)建(jian)量子(zi)模(mo)(mo)擬器，對(dui)費米子(zi)哈伯(bo)德模(mo)(mo)型進行模(mo)(mo)擬和求解，不僅(jin)是理解高溫(wen)超(chao)導機理的(de)有效途徑(jing)，也是量子(zi)計(ji)算研究(jiu)的(de)重大(da)突(tu)破。

??費米子哈伯德(de)量子模擬器(qi)示意圖(tu)。

　　近期，中科大潘建(jian)偉團隊在(zai)前期實(shi)現盒型光勢阱中的均勻費米超流的基礎(chu)上，結(jie)合機(ji)器學習優(you)化(hua)技術實(shi)現最(zui)低溫度的均勻費米簡并氣體制(zhi)備，進一步創(chuang)新方(fang)法實(shi)現空間(jian)均勻的費米子哈(ha)伯德體系的絕熱制(zhi)備。在(zai)此基礎(chu)上通過精(jing)確(que)調控(kong)，直接觀(guan)察到了反鐵磁(ci)相(xiang)(xiang)變的確(que)鑿證據——自旋結(jie)構因子在(zai)相(xiang)(xiang)變點附近呈現冪律(lv)的臨界發散現象。

　　這項研(yan)究(jiu)為進一步(bu)求解(jie)(jie)費(fei)米子哈(ha)伯(bo)德模(mo)型，獲取其低溫相圖以及更(geng)深入地理(li)解(jie)(jie)高溫超導(dao)機理(li)奠定基礎，也首次展現了量子模(mo)擬(ni)在解(jie)(jie)決經典計算機無法(fa)勝任的重要科學問題上的巨大優(you)勢。（記者徐(xu)海濤、戴威、賈稀荃）