根據中國科學技術大學官網介紹，中國科學技術大學潘建偉院士團隊成功建構了求解費米子哈伯德模型的超冷原子量子模擬器，以超越經典電腦的模擬能力首次驗證了該體系中的反鐵磁相變。此突破朝向獲得費米子哈伯德模型的低溫相圖、理解量子磁性在高溫超導機制中的作用邁出了重要的第一步。

相關研究成果於7月10日線上發表在國際學術期刊《自然》期刊。

“天元”量子模擬器示意。紅色和藍色的小球分別代表自旋相反的原子，它們在三維空間交錯排列，形成了反鐵磁晶體。原子被光晶格囚禁在玻璃真空腔中。

據介紹，費米子哈伯德模型是晶格中電子運動規律的最簡化模型，被認為是希望解釋高溫超導機制這一困擾物理學界近四十年難題的核心物理模型。

一旦理解其物理機制，就能夠規模化地設計、生產和應用新型的高溫超導材料，在電力傳輸、醫學、超算等領域產生變革性影響。

潘建偉院士介紹，量子運算為求解若干經典電腦難以勝任的計算難題提供了全新的方案。

這次潘建偉院士團隊結合前期研究成果，實現了最低溫度的均勻費米簡併氣體製備，滿足了實現反鐵磁相變所需的低溫。

並進一步創造性地將盒型光勢阱和平頂光晶格技術結合，實現了空間均勻的費米子哈伯德系統的絕熱製備。

在此基礎上，研究團隊透過精確調控相互作用強度、溫度和摻雜濃度，成功建構出求解費米子哈伯德模型的超冷原子量子模擬器，直接觀察到反鐵磁相變的確切證據— —自旋結構因子在相變點附近呈現冪律的臨界發散現象。

從而首次驗證了費米子哈伯德模型包括摻雜條件下的反鐵磁相變。

這項工作推進了對費米子哈伯德模型的理解，不僅是理解高溫超導機制的有效途徑，也是量子計算研究的重大突破。