Pasqal 的 256 量子比特处理器在量子磁体中发现理论未曾预测的弛豫变慢现象

Pasqal 牵头的一篇预印本报告称，在由 256 个中性原子构成的二维量子磁体中出现了意外的弛豫变慢，三种张量网络方法在此失去一致性。

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Pasqal 表示，其 256 量子比特中性原子处理器在二维量子磁体中揭示了现有理论未曾预料的行为。在与 Flatiron Institute 的 Center for Computational Quantum Physics、奥格斯堡大学、Forschungszentrum Jülich、雷根斯堡大学以及 Institut d'Optique–CNRS 合作完成的预印本中，团队报告称，在某些条件下，磁体在受到突然扰动后需要比预期长得多的时间才能平静下来，而在这一区间，领先的经典模拟方法彼此之间不再一致。

发布内容

Pasqal 于 10 月 27 日公布这一结果，并在 arXiv 上发布了论文 Exploring the Relaxation Landscape of a 2D Quantum Magnet on a 256-Qubit Processor。公司将其定位为一次转变：从用量子处理器复现已知物理，转向发现研究人员未曾预料的行为。这项工作延续了此前的一项研究，当时同一台机器复现了真实磁性晶体的行为。

技术细节

实验将 256 个铷-87 原子排列在 16×16 的方形晶格中，以每个原子的基态和里德堡态作为量子比特。系统模拟了二维横场伊辛模型，这是磁学的参考模型之一。研究人员从完全极化的状态出发，突然改变哈密顿量（即所谓的“淬火”），并观察在横场与相互作用强度的不同比值下关联如何弛豫。

他们识别出三个区间。在比值约为 2.5 的动力学相变附近，系统迅速热化。在 6.0 的强场下，系统停留在一个长寿命的预热平台上，可用有效的 XY 型模型描述。在 3.5 的中间值处，弛豫明显变慢，关联远离热平衡值的时间比通常的时间尺度长得多。作者写道，他们目前还没有对这种变慢的清晰解释。

为检验数据，团队将其与三种张量网络方法进行比较：二维张量网络、矩阵乘积态和树张量网络。三种方法在早期都与处理器一致，随后既偏离测量结果，也彼此分歧。随着系统规模增大，处理器的结果保持一致。噪声建模、测量误差校正以及 5×5 晶格上的精确模拟都支持这一结论：变慢反映的是多体物理，而非硬件伪影。

为何重要

相互作用的量子系统在二维中远离平衡时如何弛豫，是一个困难的开放问题，而这正是模拟量子模拟器被寄望发挥作用的问题类型。Pasqal 及其合作方明确表示，这项工作并未证明量子计算优势。他们将其视为证据，表明在理论和经典数值方法遇到困难的地方，这类处理器可以作为补充性的科学工具。

Pasqal 首席技术官 Loïc Henriet 表示：“我们不只是在复现已知的东西，而是在发现我们没有预料到的行为。”

后续关注

该论文是预印本，因此下一步将是同行评审，以及其他实验和计算团队尝试解释这种变慢现象。作者指出，里德堡原子阵列是研究他们所提出开放问题的关键平台，并表示相干时间的持续改善为系统性的有限尺寸和有限时间标度分析铺平了道路。