北卡罗来纳州立大学(NC State)科学家开发的一项新技术，能利用量子计算机通过评估配分函数的零点来量化系统的热力学特性。

该研究的通讯作者、北卡罗来纳州立大学物理学副教授Lex Kemper说：”我们展示了一种获得系统热力学性质的新方式，如自由能、熵和其他性质。这些性质都过于复杂，目前无法通过传统计算或量子计算来测量。通过计算配分函数的零点，我们正在解决当试图计算给定系统中的自由能和熵时向更多量子比特数量扩展的问题。“

一般来说，量子计算机被用于分析复杂系统，因为它们具有处理传统计算机无法实现的大型计算的潜力。但是在某些问题上，例如量化系统中的热力学或自由能(包括评估其熵)，仍然被认为难度太大无法用这些计算机进行有效处理。

配分函数解释了系统处于热力学平衡态的统计特性。系统的整个能量、自由能、熵或压力可以用配分函数或其导数来进行数学表达。Kemper和其合作者利用量子计算机来量化自旋模型的配分函数零点，而不是熵，因为它在相位过渡上进行了调整。

Kemper说：”我们的方法跳过了计算熵的部分，转而查看分区函数。这是因为配分函数是一个生成函数，你可以用它进行计算，获取其他热力学信息，如内部能量和熵。“

“我们通过确定它在哪里为零，来测量配分函数。一旦你知道了一个函数的所有零点，你就知道了整个函数。由于零点位于复平面中，我们使用了复杂磁场和时间演化之间的映射来找到它们。”Kemper补充道。

马里兰大学Norbert Linke实验室的科学家们评估了标准和俘获离子量子计算机上的配分函数。他们从两者获得了比较好的结果。Kemper总结了他们的研究成就：”这是一种使用量子计算机来获取系统的所有热力学特性并且无需进行大量量子计算的方法。”（编译:Qtech）