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  图:香港大学理学院物理与天文学研究〖jiu〗部的博士后严正(右)及副教授孟子杨(左),开发解决受 *** 子质料模子的新算法——扫描团簇量子蒙特卡洛‘luo’算法,有助开发性能更优异“yi”的量子多体质料。

  量子科技的生长具有重大科学意义,会「hui」为人类生涯带来重大变化。现时量子质料的生长受本质所限,令‘ling’应用方面也受到限制。若想生长出稳固的拓扑量子电脑、高温超导体、高容量的资讯和能量储存等等高科技,必须 xu[挖掘新一代的量子质料。然而,新一代量子质料的电子之间存有很强的 de[关联效应,加上内在具有《you》极其庞大的相互作用,使得挖掘历程难 nan[题重重。

  香港大学不久前在获得广州{zhou}天河二号超级电脑的协作下,开发了一套崭新的运算方式,对受 *** 子质料的模子 zi[作出准确的盘算,不仅解(jie)决了一个物理学界长达几十年的难题,亦有助开发性能‘neng’更优异的量子质「zhi」料。\大公报记者 汤嘉平(文、图)

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  这套运算方式名为「扫描团簇量子蒙特卡洛演算法」,由香港大学物理与天文学研究部博士后严正及副教授孟子杨开发,获得研究资助局、国家科技部重点研发设计和国家自然科学基金委等机构资助,并获港大理学院盘“pan”算研究启动设计和{he}资讯手艺{yi}服务中央支持。他们「men」的研究论文已在学术期刊《npj量子质料》(npj Quantum Materials)中揭晓。

  欲领会该演算法,要从量子质料的性子提及。孟博士注释,人们一样平常生涯中用到的一些芯片都属于量子质料,但「dan」它们属于弱关联的质(zhi)料。对于弱关联量子质料,人类已经生长出相对成熟的解构方式。

  到厥后,也许从『cong』20世纪70、80年月最先,一些新的量子质料泛起,即强关联量子质料。孟博士说,这『zhe』样的质料以现有的科学模式,很洪水平上照样无法解决;然则这种强关联量子质料在未来却‘que’很有用,并能辅助解决地球的能源危急。

  哈佛自动联系洽谈互助

  从微观物理学的角度来说,强关《guan》联量子《zi》质料较弱关联量{liang}子质料在性子上更天真,内里粒子的运动更庞大。严博士用篮球举例:「好比给你『ni』一{yi}个篮球丢一下,它的动向无非就是受一个引力影响,你很容易知道它也许会怎么运动,这就像弱关联,它就是一个粒子在一个场内里运动,背后的物理原理对照简朴、对照好明白。但若是在篮球上面装上磁铁,磁铁之间有吸引力和排挤〖ji〗力,当几个篮球同时抛到空中时,情形就变得很庞大了。它们可能形成一种整体排列或者是整体运动,这种效{xiao}果可能是你 ni[意想不到《dao》的,这就相当于强关联质料。」

  严正续说,高温超导是一个很典型的强关联质料【liao】。上世纪80年月有两位科学家在这种质料中抓取了一些特征,并简化为模子,取名「三角晶格量子二聚体模「mo」子」。该模子表征了许多强关联效应,例如一些约束条件和一些相互作用。在已往,科学家在盘算该模子的时刻,由于其物理原理的庞大性,仅能推算也许的效果;而严‘yan’正和孟子杨开发的新演算法,能准确‘que’地皮算该模子,展现了随便子之间的非平庸相互作用。

  「我们以为打开了一条新的蹊径,由于坦率讲许多强关联质料都市由于强关联作用,都市涉及一些约束的条件,以前并不能有很好的方{fang}式来模拟。若是我们直接能够在受限的规则“ze”条件下来模拟这些器械,势必能辅助我们更好地领会它们背后深条理的物理。」严正说,今次他与严「yan」正博士开发的量子系统演算法,已经走在天下前(qian)线,连哈佛大学的资深教授 shou[都自动联系,洽谈互助事宜。

  演算法走在天下前线

  孟子杨博士弥补道,今次演算法的开发,离不开位于广州的天河二「er」号超级电脑。「这个盘算量很重大,并不是一个条记本和通俗电脑就可以解决的。」他说,现代的基础科学研究〖jiu〗,已很少「单打独斗」,需要有团队互助。香港的优势是能更快地获取国际科学的前沿资讯,然则研究中需要用到的一些大型{xing}仪器,或者是高级的实验平台,就要去内地,内地在这方面生长得很好。被问及之后的研究设计,孟博士示意,前沿的研究一来竞争稀奇猛烈,二来新的征象不停地泛起,要起劲去注释它,并往前走。

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