研究人员首次使用量子计算机从材料科学模拟中生成了准确的结果，这些结果可以用实际技术来进行验证。该团队使用了一种被称为量子退火的量子计算形式，这种方法使用量子物理学来简化计算机模型。该团队通过将各种参数编程到材料科学模型中来克服量子硬件的限制。接下来，他们将模型嵌入到D-Wave的2000Q量子计算机中。

模拟结果与真实世界实验的输出结果非常相似。这表明量子资源能够研究磁性材料的磁性结构和特性。量子计算机上的这种模拟最终可能会比经典数字计算机上的模拟更准确和复杂。这将为材料科学问题提供精确的答案，而不是近似值。这也将有助于更好地了解自旋液体和自旋冰。这些是物质的量子态，可能对数据存储和其他应用有用。

研究人员使用当时可用的最大的量子计算机，对Ising模型(一种铁磁性数学模型)进行了可能的最大模拟。该研究为简化未来下一代量子计算机的工作奠定了基础。虽然量子资源以前模拟小分子来检查化学或材料系统，但在较小的系统上研究包含数千个原子的大量磁性材料是不可能的。通过使用蒙特卡罗模拟技术对Ising模型进行量子演化，该团队获得了宝贵的见解，这让他们在微观细节上了解到了稀土四硼化物材料中被称为分数磁化平台的物理现象。

这项工作由美国能源部(DOE)科学办公室的早期职业研究计划奖资助。访问D-Wave 2000Q系统是通过橡树岭领导的量子计算用户计划来提供的，橡树岭领导计算设施是位于美国橡树岭国家实验室(ORNL)的DOE科学用户设施办公室。在ORNL进行的散裂中子源研究得到了美国能源部科学办公室的支持。参与这项研究的所有个人和机构都是量子科学中心的成员，该中心是2020年在ORNL成立的美国能源部量子信息科学研究中心。（编译:Qtech）