核心观点 - 澳大利亚硅量子计算公司成功研制出名为“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 规模远超以往同类装置 为研究复杂量子材料提供了前所未有的实验平台 [1][3] 技术突破与规模 - 模拟器通过将单个磷原子逐一定位在硅基底上构建 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原子的结构布局 [3] - 其15000量子比特的规模远超此前最先进的模拟器 后者仅基于数千个超冷原子实现 [3] - 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 [3] 应用潜力与研究方向 - “量子孪生”能揭示奇特而潜在有用的量子材料的工作机制 助力未来材料的定向设计与性能优化 对超导体等材料研究尤为重要 [3] - 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 [3] - 其规模与控制精度意味着有望挑战更具争议的科学难题 如高温超导机制 特别是针对微观机理不明朗的非常规超导体 为实现室温常压超导提供研究工具 [4] - 此外 该模拟器还可助力药物、人工光合作用等领域的研发 [4] 性能优势 - 传统计算机在处理大型二维电子系统时力不从心 尤其在面对强关联、非平衡态等复杂情形时 而“量子孪生”则展现出强大潜力 [3] - 对于传统计算机难以直接模拟、需依赖繁复数学近似的量子效应材料 量子模拟器能将其真实还原 [3]