摘要：研究人员使用数字量子计算机成功地模拟了具有前所未有的精度的高阶拓扑（热）晶格。这些复杂的晶格结构可以帮助我们以强大的量子状态了解高级量子材料，这些量子在各种技术应用中受到了极大的追捧。...

来自新加坡国立大学（NUS）的研究人员成功地使用了数字量子计算机以前所未有的精度模拟了高阶拓扑（热）晶格。这些复杂的晶格结构可以帮助我们以强大的量子状态了解高级量子材料，这些量子在各种技术应用中受到了极大的追捧。

对物质拓扑状态及其热点的研究引起了物理学家和工程师的极大关注。这种热情的兴趣源于发现拓扑绝缘子（仅在表面或边缘传导电力的材料），而它们的内部仍保持绝缘。由于拓扑的独特数学特性，沿着边缘流动的电子不会因材料中存在的任何缺陷或变形而阻碍。因此，由这种拓扑材料制成的设备具有更大的运输或信号传输技术的巨大潜力。

使用多体量子相互作用，由NUS科学学院的助理教授Lee Ching Hua领导的一组研究人员开发了一种可扩展的方法，可以将代表实际的拓扑链的大型，高维热的晶格编码为当前数字量子计算机中存在的简单旋转链。他们的方法利用了可以使用量子计算机旋风存储的指数级信息，同时以抗噪声的方式最小化量子计算资源需求。这一突破在使用数字量子计算机模拟高级量子材料的模拟中打开了一个新的方向，从而释放了拓扑材料工程中的新潜力。

这项研究的发现已发表在杂志上自然通讯。

助理李教授说：“量子优势的现有突破性研究仅限于高度特定的量身定制问题。找到量子计算机提供独特优势的新应用是我们工作的核心动机。”

“我们的方法使我们能够探索量子计算机上拓扑材料的错综复杂的特征，即使在四个维度中存在的假设材料也无法实现”，” ASST Lee补充说。

尽管当前嘈杂的中间尺度量子（NISQ）设备有局限性，但由于先进的内部误差缓解措施，该团队能够测量具有前所未有的准确性的高阶拓扑晶格的拓扑状态动力学和保护高阶拓扑晶格的中间隙光谱。这一突破表明了当前量子技术探索材料工程新领域的潜力。模拟高维热晶格的能力为量子材料和拓扑状态打开了新的研究方向，这表明将来可以实现真正的量子优势的潜在途径。