中國科大里程碑式進展

以高溫超導(dǎo)為代表的強關(guān)聯(lián)量子材料，因其科學(xué)價值和潛在的巨大經(jīng)濟效益，將極大地推動未來科技的發(fā)展。然而，這些新型量子材料背后的物理機制尚不明確，難以實現(xiàn)有效可控的規(guī)模化制備和應(yīng)用。

費米子哈伯德模型是晶格中電子運動規(guī)律的最簡化模型，被認為是可能描述高溫超導(dǎo)材料的代表性模型之一，其研究一直面臨著巨大挑戰(zhàn)：一方面，該模型在二維和三維下沒有嚴格解析解；另一方面，計算復(fù)雜度非常高，即使是超級計算機也無法進行有效的數(shù)值模擬。

三是在量子糾錯的輔助下實現(xiàn)通用容錯量子計算機。

此次潘建偉院士團隊結(jié)合前期研究成果，實現(xiàn)了最低溫度的均勻費米簡并氣體制備，滿足了實現(xiàn)反鐵磁相變所需要的低溫，并進一步創(chuàng)造性地將盒型光勢阱和平頂光晶格技術(shù)相結(jié)合，實現(xiàn)了空間均勻的費米子哈伯德體系的絕熱制備。在此基礎(chǔ)上，研究團隊通過精確調(diào)控相互作用強度、溫度和摻雜濃度，成功構(gòu)建出求解費米子哈伯德模型的超冷原子量子模擬器，直接觀察到反鐵磁相變的確鑿證據(jù)——自旋結(jié)構(gòu)因子在相變點附近呈現(xiàn)冪律的臨界發(fā)散現(xiàn)象，從而首次驗證了費米子哈伯德模型包括摻雜條件下的反鐵磁相變。

該工作推進了對費米子哈伯德模型的理解，不僅是理解高溫超導(dǎo)機理的有效途徑，也是量子計算研究的重大突破。