量子计算机或能创造全新物质

英国科学家发表最新研究称，他们可以调整量子计算机内量子比特之间的相互作用，这意味着量子计算机可以创造出拥有新奇特性的物质新结构，揭示超导性等物质特性。

研究人员表示，大多数固体材料由原子或分子组成的，这些原子或分子受到来自其“邻居”的力的影响，这一原理被称为局域性，冰或盐等化合物中常见的晶格结构由此产生。但量子计算机的工作不受这种限制，因此其或许能够操纵物质来对抗局域性。

为研究这种可能性，牛津大学的约瑟夫·廷德尔及其同事创建了一个可描述量子粒子系统的数学模型，模型中的粒子可与任意其他粒子发生相互作用，而不仅仅与其邻居相互作用。然后，该团队利用图论来确定这样一个系统是否真的会出现。

他们发现，这一过程揭示了一种不同寻常的几何结构，其中一些粒子与其他粒子相互作用，一些粒子被隔离。他们使用算法来计算这些粒子的某些特性，发现新结构能以不同于自然界中任何事物的方式改变自身磁性。

廷德尔说：“目前尚不清楚这种性质在现实世界中如何表现以及有哪些用途，但我们有可能在量子计算机上产生这种现象。借助离子阱量子计算机等，我们几乎可以让任何量子比特之间发生相互作用。因此，我们讨论的这些不规则结构可以实现。”

布里斯托尔大学的史蒂芬·克拉克表示，这是一个非常有趣的结果，可能会向人们揭示前所未有的新系统和连接——它们通常不会在自然界中出现。但目前很难理解这些系统在现实世界中的功能，因为廷德尔团队只考虑了粒子之间的连接，没有考虑距离，“如果它们能产生类似超导的奇异性质，那将非常有趣”。

廷德尔表示，目前还没有到可以利用这些新发现创造物质的阶段，但这项研究迈出了第一步。他们下一步计划从静态计算转移到研究这些系统如何随时间演变。