核心观点 - 澳大利亚硅量子计算公司科学家成功研制出名为“量子孪生”的量子材料模拟器 该平台基于磷原子嵌入硅芯片构建 拥有15000量子比特的阵列规模 为研究复杂量子材料提供了前所未有的实验平台 有望精准建模新材料与新分子 并助力未来材料的定向设计与性能优化 [1] 技术突破与平台特性 - 平台通过精密操控 将单个磷原子逐一定位在硅基底上 每个原子成为一个可控的量子比特 并排列成规则的二维方格以模仿真实材料中的原子结构布局 [1] - “量子孪生”拥有15000量子比特的规模 远超以往同类装置 此前最先进的模拟器仅基于数千个超冷原子实现 [1] - 团队在芯片上集成了电子元件 可精确调控电子的行为 例如调节向网格中注入电子的难易程度或控制电子在不同位置间“跃迁”的概率 这种高度可调性使得模拟材料中的电流输运过程成为可能 [1] 应用潜力与科学价值 - “量子孪生”能揭示奇特而潜在有用的量子材料的工作机制 对超导体等材料研究尤为重要 这些材料的独特性质源于量子效应 传统计算机难以直接模拟 而量子模拟器能真实还原这些效应 [1] - 该平台已用于模拟一个描述材料从导体到绝缘体相变过程的经典理论模型 并测量了系统霍尔系数随温度的变化情况 揭示了其在磁场作用下的响应特性 [2] - 平台的规模与控制精度意味着其有望挑战更具争议的科学难题 如高温超导机制 特别是探明非常规超导体的微观机理 为实现室温常压超导提供帮助 [2] - 此外 “量子孪生”还可助力药物 人工光合作用等领域的研发 [3]