牛津大学研究人员利用囚禁离子混合量子计算机，在模拟系统中展示了阿哈罗诺夫–玻姆效应：即使粒子没有穿过磁场所在区域，环绕磁通的路径仍可能改变粒子的量子相位，进而影响其运动。3135

实验使用 Z₂ 晶格规范理论描述这一过程。离子的内部状态充当量子比特，用来表示规范场；离子的量子化振动则模拟物质，也就是在晶格中运动的粒子。35 研究人员将纠缠的规范场制备成穿过模拟环路的 Z₂ 磁通，随后观察到，相消干涉会抑制电荷的动力学过程。35

混合量子计算机如何模拟物质与场

这套装置将囚禁离子系统中的两类量子自由度用于不同任务：

• 离子的内部态作为量子比特，表示规范场的链路。
• 离子的量子化振动表示玻色物质场，可模拟在晶格中运动的粒子。35

换言之，研究人员没有把所有信息都塞进量子比特，而是利用硬件本身的不同组成来表示模型中的物质和场。论文将其描述为一种用于 Z₂ 晶格规范理论的高效混合编码方案。35

处理器也并非全程以同一种方式运行：研究团队在制备初态、误差缓解和读取结果时使用数字操作，在符合规范不变性的隧穿过程中则采用模拟式运行。35 这类结合量子比特与振子的设备，因此被称为“混合”量子计算机。

为什么没有穿过磁场，也会受到影响？

可以把模拟中的粒子想成有不止一条路可走。不同的隧穿路径绕成一个环，研究人员在环路中编码了 Z₂ 磁通。磁通改变了不同路径对应的量子相位；当这些路径的振幅相互抵消时，粒子的隧穿运动便受到抑制。35

这正是阿哈罗诺夫–玻姆效应的关键：影响来自粒子绕行磁通时获得的相位变化，而不是粒子必须直接穿过磁场所在的区域。牛津方面称，这次实验是在量子模拟中观察该效应，并非让真实电子绕着实验室里的磁体运行。31

将规范场纳入量子系统，有何意义？

如果磁场只是外部设定好的背景，模拟中的粒子是在一个预先指定的场里运动。而在这项实验中，规范场本身由量子系统表示，并通过纠缠编码环路磁通。这样，研究人员就能在物质和场都属于模型组成部分的情形下，研究两者之间的相互作用，而不只是考察粒子对外部背景场的响应。35

这项工作展示了一种利用量子比特和振子模拟场依赖干涉的方式：振动模式自然承载玻色物质，量子比特则表示规范场。35 但这并不等于已经证明量子计算在实际任务中优于经典计算，也不意味着更大规模的模拟已触手可及。它的意义更具体：展示了混合硬件如何用于运行一类小型晶格规范理论模拟。3135

牛津大学研究人员利用囚禁离子混合量子计算机，在模拟系统中展示了阿哈罗诺夫–玻姆效应：即使粒子没有穿过磁场所在区域，环绕磁通的路径仍可能改变粒子的量子相位，进而影响其运动。3135

实验使用 Z₂ 晶格规范理论描述这一过程。离子的内部状态充当量子比特，用来表示规范场；离子的量子化振动则模拟物质，也就是在晶格中运动的粒子。35 研究人员将纠缠的规范场制备成穿过模拟环路的 Z₂ 磁通，随后观察到，相消干涉会抑制电荷的动力学过程。35

混合量子计算机如何模拟物质与场

这套装置将囚禁离子系统中的两类量子自由度用于不同任务：

• 离子的内部态作为量子比特，表示规范场的链路。
• 离子的量子化振动表示玻色物质场，可模拟在晶格中运动的粒子。35

换言之，研究人员没有把所有信息都塞进量子比特，而是利用硬件本身的不同组成来表示模型中的物质和场。论文将其描述为一种用于 Z₂ 晶格规范理论的高效混合编码方案。35

处理器也并非全程以同一种方式运行：研究团队在制备初态、误差缓解和读取结果时使用数字操作，在符合规范不变性的隧穿过程中则采用模拟式运行。35 这类结合量子比特与振子的设备，因此被称为“混合”量子计算机。

为什么没有穿过磁场，也会受到影响？

可以把模拟中的粒子想成有不止一条路可走。不同的隧穿路径绕成一个环，研究人员在环路中编码了 Z₂ 磁通。磁通改变了不同路径对应的量子相位；当这些路径的振幅相互抵消时，粒子的隧穿运动便受到抑制。35

这正是阿哈罗诺夫–玻姆效应的关键：影响来自粒子绕行磁通时获得的相位变化，而不是粒子必须直接穿过磁场所在的区域。牛津方面称，这次实验是在量子模拟中观察该效应，并非让真实电子绕着实验室里的磁体运行。31

将规范场纳入量子系统，有何意义？

如果磁场只是外部设定好的背景，模拟中的粒子是在一个预先指定的场里运动。而在这项实验中，规范场本身由量子系统表示，并通过纠缠编码环路磁通。这样，研究人员就能在物质和场都属于模型组成部分的情形下，研究两者之间的相互作用，而不只是考察粒子对外部背景场的响应。35

这项工作展示了一种利用量子比特和振子模拟场依赖干涉的方式：振动模式自然承载玻色物质，量子比特则表示规范场。35 但这并不等于已经证明量子计算在实际任务中优于经典计算，也不意味着更大规模的模拟已触手可及。它的意义更具体：展示了混合硬件如何用于运行一类小型晶格规范理论模拟。3135