基于量子芯片的广义量子计算光谱学

得益于伦敦玛丽女王大学参与的一项研究，科学家或许有了一种探索物质隐藏行为的新方法。该研究利用量子计算机实现了一种新型计算光谱学。

光谱学是认识物质性质的重要科学手段。通过分析材料与分子对能量或光的响应，研究人员可以了解其结构和行为。计算方法可以与这些实验形成互补，让科学家借助理论模型和模拟来探究和预测物质性质。

然而，用传统计算机对量子系统建模可能异常困难。这项发表在《自然·通讯》上的新研究提出了一种广义的量子计算光谱学方法，使研究人员能够研究范围更广的量子系统。

该方法不仅能用于相对简单的静态系统，也能用于受环境影响或随时间变化的系统。研究人员利用一种基于辅助量子比特的哈达玛测试量子计算技术，重建了量子行为的一个关键度量。

研究人员利用这一方法研究了包括宇称-时间对称破缺和拓扑和乐（topological holonomy）在内的异常量子现象。这些例子表明，量子计算光谱学能够为传统光谱学或现有量子方法难以触及的量子行为提供新的认识。

这项工作最终可能与物理学、化学和材料科学等领域相关。计算光谱学可以帮助研究人员在材料被实际制备出来之前，研究真实或假想材料的性质，潜在应用涉及分子工程、药物设计和先进材料研究等领域。

伦敦玛丽女王大学物理与化学科学学院的孙金昭博士主导了这项研究的理论部分。该研究标志着向这样一种应用迈出了一步：让量子计算机不只是执行计算，而是成为探索和理解复杂量子系统行为的工具。

随着量子计算技术的发展，此类方法有望为科学家提供新途径，用以研究传统方法难以再现或计算的现象。

相关链接：https://dx.doi.org/10.1038/s41467-026-74936-7