洛斯阿拉莫斯国家实验室的科学家使用D-Wave的量子退火计算机作为测试平台，证明了可以隔离新兴的磁单极粒子(一种准粒子)，该研究创造了一种开发“材料设计”的新方法。

该研究的主要作者Cristiano Nisoli说：“我们想通过利用量子比特的集体动力学来研究新兴的磁单极子。作为只有一个磁极的基本粒子，磁单极子已经被许多科学家所预言，最著名的便是狄拉克，但迄今为止都证明其难以捉摸。”

他们通过使用量子机器的超导量子比特作为磁性积木，实现了人造自旋冰系统。以这种方式产生具有奇异特性的磁性材料，这在许多方面都是开创性的工作。他们的实验过程是使用高斯定律来捕获单极子，使得科学家们能够观察到它们的量子激发(quantum-activated)动力学和它们之间的相互作用。这项工作明确地表明，磁单极子不仅可以从底层的自旋结构中出现，而且可以被精确地控制、隔离和研究。

Nisoli说：“在过去十年左右的时间里，研究表明单极子可以作为准粒子出现来描述各种几何形状的激发自旋冰。在以前，国家(美国)强磁场实验室在洛斯阿拉莫斯的脉冲场设施能够在人造自旋冰中‘听’到单极子噪声。现在，利用D-Wave量子退火系统，我们有足够的控制权来实际捕获一个或多个这种粒子并单独研究它们。我们看到它们四处运动、被钉住、被创造和消灭成对的相反磁荷。因此我们可以确认我们的定量理论预测，它们能相互作用并实际上可以相互屏蔽。“

D-Wave的性能研究主管、该论文的作者Andrew King说：“D-Wave的处理器在优化方面设计得非常出色，但它也可以用来作量子模拟器。通过将我们磁性材料所需的相互作用编码到D-Wave的量子比特中，我们可以进行原本极其困难的实验。”“这项协作性的原理验证工作展示了新的实验能力，提高了人工自旋冰研究的能力和多功能性。以编码方式操纵新兴准粒子的能力可能成为材料工程甚至拓扑量子计算的一个关键方面。我们希望它将成为未来研究的基础。”

Nisoli补充说：“我们只是触及了这种方法的表面。以前的人工自旋冰系统是用纳米磁铁实现的，它们遵循经典物理学。而我们这种实现是完全量子化的。为了避免跨越式发展，我们目前专注于准经典研究。但在未来，我们真的可以加速那些量子涨落，并非常及时地研究退相干、存储器、量子信息和拓扑顺序问题，这具有重大的技术意义。”

洛斯阿拉莫斯的科学家Alejandro Lopez-Bezanilla负责D-Wave处理器并组建了该团队。他指出：“这些结果还与美国能源部和洛斯阿拉莫斯有特别相关的技术联系。特别是在材料设计的思维中，能生产未来的纳米磁铁，这些纳米磁铁可能显示出先进和理想的传感和计算功能。单极子作为二元信息载体，可以与自旋电子学相关。它们还为洛斯阿拉莫斯和D-Wave的投资做出了重大的回报。”（编译:Qtech）