11月20日--中国在过冷原子的量子计算和模拟方面又取得了突破。

根据中国科学院的消息，中国科技大学的潘建伟、袁振生，以及德国海德堡大学和意大利特伦托大学的合著者，在计算和模拟超冷原子量方面取得了重大突破。

他们研制了一台特殊的量子计算机--71格过冷原子光学晶格量子模拟器，并成功地模拟了量子电动力学方程的Schwann模型。通过控制其中的过冷原子，从实验中观察到局域规范不变量。

这是物理学家第一次通过微观量子调控来验证描述量子多体系统电荷与电场关系的高斯定理，并利用大规模量子计算和量子模拟方法实现了在解决复杂物理问题方面的重大突破。

11月19日凌晨，国际学术期刊"自然"发表了这项研究的成果。据"自然"杂志的评论员说，这是"用量子模拟方法研究格点规范场的一个重要里程碑"，"在模拟格点规范场理论方面迈出了真正的一步：从实现量子模拟器的模块到完全模拟特定的模型"。

据报道，规范场理论是现代物理学的基础，它主要用来描述基本粒子之间的相互作用、产生和湮灭过程。随着规范场理论的发展，半个多世纪以来，科学家们发现求解各种规范场方程的计算复杂性很高，这对超级计算机的数值计算能力提出了严重的挑战。

世界上许多著名的研究机构都试图利用过冷原子、俘获离子等系统对规范场模型的基本单元进行初步的量子模拟。然而，这些实验要么太小，不能同时产生规范场和物质场，更不用说研究两个场之间的相互作用和转换。因此，以往的研究都不能观察规范场理论最基本的特征--局域规范不变性。

为此，中科大研究团队发展了独特的量子控制和测量技术，如自旋相关超晶格，微观吸收成像，粒子数分辨率探测等。在过冷原子量子模拟器中，研究了Z2规范对称的规范场模型单元的哈密尔顿量。在此基础上，联合研究团队在71格点过冷原子量子模拟器上模拟了一维格点体系的雪旺模型，首次模拟了规范场与物质场的相互作用和转化，观测到了局域规范不变性，验证了高斯定理，在利用大规模量子模拟器解决复杂物理问题的道路上取得了突破