中国在科学技术的发展上，一直在进步。从落后到领先，从领先到引导，每一次的跨度都是在向未来迈步。在很多领域，我们都已经处在世界领先水平，比如金融领域的移动支付，通信领域的5G，还有工业领域的激光技术等等。近期，中国科学技术大学副校长、中科院院士潘建伟、苑震生等人与德国、意大利科学家合作，开发出一种专用型量子计算机——71个格点的超冷原子光晶格量子模拟器，对量子电动力学方程施温格模型进行了成功模拟，取得了利用规模化量子计算和量子模拟方法求解复杂物理问题的重要突破。11月19日，国际著名学术期刊《自然》杂志发表了该成果。
何为量子模拟器？10年不仅仅是弹指一挥间，量子模拟器可以看作是一种简化版的量子计算机，可以解决一些特定的量子物理学问题。通俗讲就是科学家们让很低温度的原子有秩序地排列起，从而模拟出 “电荷”和“电场”的相互作用，达到求解重要物理学方程的目的。为了让低温度的原子们乖乖“配合”，潘建伟团队已经付出了十多年的努力。近年来，国际科学界试图开发“量子模拟器”这种专用型量子计算机，制备目标量子物态，获得规范场模型的各种物理性质。多个知名国际科研机构用超冷原子、囚禁离子等体系对规范场模型的基本单元进行了初步的量子模拟研究，但在实验中遇到一系列难题。而规范场理论是现代物理学的根基，如描述基本粒子相互作用的量子电动力学、标准模型等都是满足特定群对称性的规范场理论。迄今为止，标准模型成为统一描述强、弱、电磁三种相互作用的最成功的理论，杨振宁、米尔斯、温伯格、费曼等科学家为此作出重要贡献。但是，求解各种规范场方程的计算复杂度非常高，对超级计算机的数值计算能力形成重大挑战。而对于我们今天的主人公，他的团队成果即开发出一种新型冷却方法。通俗讲便是他们利用两种特制的激光，把其中一部分原子变成超流体，然后经过重重降温，将1万个铷-87原子冷却到了绝对零度附近。通过这种方法，每个原子携带的热力学熵只有0.0019 kB，比之前的方法降低了65倍，创造了世界纪录。《自然》杂志更是认为这项工作“是量子模拟方法研究晶格规范场的一个重要的里程碑”，“迈出了模拟晶格规范场理论的真正一步：从实现量子模拟器的模块到对特定模型的完全模拟”。通俗的讲，如果计算一个复杂的问题，少则数年，多则几十年，上百年才能给出答案。但是量子计算机可以打破这一限制，用更多的进制去解决更复杂的问题。所以不难想象，此次潘建伟团队等人研究出的71个格点将作用在专门的量子计算机上。可以理解为是71进制的计算机，普通计算机需要计算数万年才能得到的答案，这台量子计算机100多秒甚至几十秒的时间就能完成。
对于未来，据潘建伟表示，希望在量子通信领域，可以构建一个完整的天地一体广域量子通信网络技术体系，并推动在金融，能源等多个领域的广泛应用。
