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奥地利与加拿大研究人员首次利用新型量子计算机实现了二维量子场论的全尺度模拟，为探索粒子物理核心奥秘开辟了新路径。该研究结合了qudit量子计算机和专门算法，大大提高了计算效率，展示了量子计算在复杂物理模拟中的潜力。

　　据25日《自然·物理》报道，奥地利因斯布鲁克大学与加拿大滑铁卢大学的研究人员，首次利用新型量子计算机实现了二维量子场论的全尺度模拟，这一突破为探索粒子物理的核心奥秘开辟了全新的路径，同时也展现了量子计算在复杂物理模拟中的巨大潜力。量子计算正逐渐成为科学研究的热门领域。

　　量子场论模拟一直是量子计算领域的一大挑战，因为研究人员需要精确地捕捉代表粒子间力的场，如带电粒子间的电磁力。这些场具有复杂的方向性和强度变化，难以用传统的基于0和1的二进制计算范式来准确描述，而这正是当前经典计算机和量子计算机的基础。

　　此次研究的关键创新在于，研究团队成功结合了新开发的qudit量子计算机和专门用于模拟基本粒子相互作用的qudit算法。这种qudit量子信息单元能够承载五种状态，远超过传统的二进制量子位，从而大大提高了信息存储和处理的效率。研究人员表示，他们利用这一方法成功地对量子场进行了自然表征，实现了计算效率的显著提升。

　　早在2016年，因斯布鲁克大学的研究人员就已成功证明了粒子－反粒子对的产生，但当时的研究仅限于一维路径上的粒子运动。而此次新研究则首次在二维空间中释放粒子，成功观测到了粒子之间的磁场，实现了二维空间量子模拟的突破。

　　关于量子电动力学的新研究只是这一领域的冰山一角。研究人员表示，只需再添加几个量子位，他们就能将当前的研究成果扩展到三维模型，进而深入研究强核力作用下的质子、中子行为。这一研究方向对于揭示原子核的稳定性与物质起源至关重要，其中蕴含着物理学中许多亟待解开的谜团。

（文章来源：科技日报）