由滑铁卢大学量子计算研究所(IQC)教员领导的一组研究人员在量子计算机上首次对重子(基本量子粒子)进行了模拟。

凭借他们的研究成果，该团队朝着更复杂的量子模拟迈出了一步，这将使科学家能够研究中子星，了解更多关于宇宙最早时刻的信息，并实现量子计算机的革命性潜力。

量子计算研究所教员Christine Muschik说：“这是向前迈出的重要一步！这是有史以来第一次在量子计算机上模拟重子，而不是在加速器中粉碎粒子。量子计算机有朝一日可以让我们模拟这些相互作用，我们能用来研究宇宙的起源等等。”

Muschik还是滑铁卢大学的物理学和天文学教授和Perimeter研究所的副教员，他领导着量子相互作用小组，该小组主要研究晶格规范理论的量子模拟。这些理论是对现实物理学的描述，包括粒子物理学的标准模型。规范理论对场、力、粒子、空间维度和其他参数的包容性越强它就越复杂，用经典超级计算机建模也就越困难。

非阿贝尔规范理论是特别有趣的模拟候选者，因为它们负责我们所知道的物质稳定性。经典计算机可以模拟这些理论中描述的非阿贝尔物质，但有一些重要情形(例如高密度物质)是普通计算机无法完成的。虽然描述和模拟非阿贝尔物质的能力是描述我们宇宙的基础，但还从来没有在量子计算机上进行过模拟。

Muschik在量子计算研究所的团队与来自约克大学的Randy Lewis合作，开发了一种资源高效的量子算法，使他们能够在IBM的云量子计算机与经典计算机上用简单的非阿贝尔规范理论去模拟系统。

通过这一具有里程碑意义的步骤，研究人员正在开辟一条通往规范理论量子模拟的道路，其能力和资源远远超出了世界上最强大的超级计算机的能力和资源。

滑铁卢大学物理与天文系博士后、量子计算研究所的Jinglei Zhang说：“对我们来说，这些结果是令人兴奋的，该理论可以变得更加复杂。我们可以考虑模拟更高密度的物质，这超出了经典计算机的能力。”

随着科学家们开发出更强大的量子计算机和量子算法，他们将能够模拟这些更复杂的非阿贝尔规范理论中的物理学，并研究用我们最好的超级计算机也无法企及的迷人现象。这一突破性的演示是迈向基于量子模拟去理解宇宙的新时代的重要一步。（编译:Qtech）