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突破經(jīng)典算力瓶頸:微云全息(NASDAQ:HOLO)共形截?cái)嗔孔幽M解析

作者: 時(shí)間:2026-02-12 來(lái)源: 收藏

在強(qiáng)耦合量子場(chǎng)論的數(shù)值求解領(lǐng)域,共形截?cái)嘧鳛橐环N不依賴晶格正則化的純場(chǎng)論方法,為處理量子色動(dòng)力學(xué)、凝聚態(tài)系統(tǒng)等復(fù)雜問(wèn)題提供了全新視角。然而,即便是這種優(yōu)化方法,在處理高維、強(qiáng)耦合系統(tǒng)時(shí),經(jīng)典計(jì)算機(jī)仍面臨算力瓶頸 —— 當(dāng)截?cái)嗫臻g的維度較高時(shí),矩陣運(yùn)算的復(fù)雜程度急劇增加,計(jì)算時(shí)間常以天為單位。微云全息(NASDAQ:HOLO)聚焦這一痛點(diǎn),探索通過(guò)量子算法與

量子設(shè)備加速共形截?cái)嘤?jì)算,揭示了量子計(jì)算在強(qiáng)耦合場(chǎng)論模擬中的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。共形截?cái)嗟募夹g(shù)核心在于利用共形對(duì)稱性實(shí)現(xiàn)自由度的高效壓縮。在量子場(chǎng)論中,共形對(duì)稱性要求系統(tǒng)在尺度變換、平移、旋轉(zhuǎn)等操作下保持不變,這一特性允許將無(wú)限維的場(chǎng)論希爾伯特空間投影到有限的共形本征態(tài)構(gòu)成的子空間中。具體而言,步驟包括:首先確定系統(tǒng)的共形對(duì)稱群(如二維場(chǎng)論中的 Virasoro 代數(shù)),然后選取能量低于某一截?cái)嘀档墓残伪菊鲬B(tài)作為基矢,構(gòu)建截?cái)嗪蟮挠行Ч茴D量;再通過(guò)求解該哈密頓量的本征值與本征態(tài),逼近原場(chǎng)論的物理可觀測(cè)量(如粒子質(zhì)量、相互作用強(qiáng)度)。與晶格方法相比,這種純場(chǎng)論框架避免了時(shí)空離散化誤差,能更精準(zhǔn)描述連續(xù)場(chǎng)論的低能物理,但代價(jià)是截?cái)嗫臻g的維度隨能量上限快速增加,對(duì)經(jīng)典計(jì)算構(gòu)成嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。

量子計(jì)算與共形截?cái)嗟慕Y(jié)合源于兩者在數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)上的深層契合。微云全息的研究發(fā)現(xiàn),共形截?cái)嘀杏行Ч茴D量的求解問(wèn)題,與量子化學(xué)中分子哈密頓量的本征求解具有高度相似性 —— 均涉及高維希爾伯特空間中的線性代數(shù)運(yùn)算,且哈密頓量通常具有稀疏性(非零矩陣元占比低)。這種相似性使得量子化學(xué)中成熟的量子模擬技術(shù)(如變分算法、量子相位估計(jì))可直接遷移至共形截?cái)鄨?chǎng)景。更關(guān)鍵的是,重整化群理論為這種遷移提供了場(chǎng)論解釋:共形截?cái)嗟哪芰拷財(cái)噙^(guò)程本質(zhì)上是一種紫外重整化,而量子模擬中的量子比特編碼可自然對(duì)應(yīng)重整化后的低能自由度,通過(guò)量子糾纏高效表征場(chǎng)論中的關(guān)聯(lián)效應(yīng),突破經(jīng)典計(jì)算的維度壁壘。

以二維量子色動(dòng)力學(xué)(2D QCD)為研究對(duì)象,微云全息在理論與實(shí)驗(yàn)層面驗(yàn)證了多種量子模擬方案的可行性。在理論設(shè)計(jì)上,首先將 2D QCD 的哈密頓量通過(guò)共形截?cái)嘤成錇樘囟ňS度的有效矩陣,再將其編碼為量子電路中的哈密頓量演化算子。具體方法包括:絕熱態(tài)制備通過(guò)緩慢調(diào)整量子比特的初始哈密頓量(如乘積態(tài))至目標(biāo)哈密頓量,利用絕熱定理制備基態(tài);變分量子本征求解器(VQE)則通過(guò)參數(shù)化量子電路生成試探態(tài),結(jié)合經(jīng)典優(yōu)化算法最小化能量期望值,在 IBM 16-qubit 量子模擬器上實(shí)現(xiàn)了 2D QCD 基態(tài)能量的變分求解,誤差控制在 5% 以內(nèi);虛時(shí)間演化算法通過(guò)模擬指數(shù)化哈密頓量的演化生成熱態(tài),用于研究有限溫度下的相變行為;量子 Lanczos 算法則利用量子相位估計(jì)技術(shù),高效求解哈密頓量的前幾個(gè)低能本征值,為強(qiáng)子譜計(jì)算提供數(shù)據(jù)支撐。這些方法的共性在于:通過(guò)量子并行性同時(shí)處理截?cái)嗫臻g的所有基矢,大幅降低計(jì)算復(fù)雜度,顯著提升計(jì)算效率。

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微云全息(NASDAQ:HOLO)的研究深化了對(duì)量子計(jì)算與量子場(chǎng)論關(guān)系的理解。其工作表明,量子丘奇 - 圖靈論題在強(qiáng)耦合場(chǎng)論領(lǐng)域同樣成立 —— 任何可計(jì)算的場(chǎng)論物理量,都能通過(guò)量子算法高效模擬。未來(lái),隨著量子比特?cái)?shù)量增加與相干時(shí)間延長(zhǎng),量子模擬共形截?cái)嘤型麛U(kuò)展至三維 QCD、規(guī)范引力對(duì)偶等更復(fù)雜系統(tǒng),解決傳統(tǒng)方法難以處


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