乍一看，一個由51個離子組成的系統可能看起來很容易管理。但即使這些帶電原子只是在兩種狀態之間來回切換，其結果是系統可以采取超過兩萬億(1015)種不同的排序。這樣一個系統的行為實際上是不可能用常規計算機計算的，特別是由于引入系統的激發可以無規律地傳播。

這種運動的一個特點是，除了預期的較小的跳躍外，有時也會發生明顯較大的跳躍。這種現象也可以在蜜蜂的飛行和股票市場上不尋常的激烈運動中觀察到。

模擬量子動力學：傳統上是一項困難的任務

雖然模擬一個復雜的量子系統的動力學即使對傳統的超級計算機來說也是一個非常高的要求，但對于量子模擬器來說這個任務是小兒科。不過如果沒有能力進行同樣的計算，怎么才能驗證量子模擬器的結果呢?

對量子系統的觀察表明，至少有可能用類似Bernoulli兄弟在18世紀開發的描述流體行為的方程來表示這種系統的長期行為。

為了測試這一假設，研究人員使用了一個模擬量子磁體動力學的量子系統。他們能用它來證明，在一個由量子力學效應主導的初始階段之后，該系統實際上可以用流體力學中熟悉的那種方程來描述。

此外他們還發現，描述蜜蜂搜索策略的萊維飛行(Lévy Flight)統計學也適用于量子系統的流體動力學過程。

將捕獲的離子作為受控量子模擬的平臺

量子模擬器是在因斯布魯克大學校區的奧地利科學院量子光學和量子信息研究所(IQOQI)建造的。“我們的系統通過使用離子的兩個能級代表分子磁體的南北極有效地模擬了一個量子磁體，”IQOQI因斯布魯克科學家Manoj Joshi說道。

“我們最大的技術進步是，我們成功地單獨解決了51個離子中的每一個，”Manoj Joshi表示，“因此，我們能研究任何所需數量的初始狀態的動力學，這對于說明流體動力學的出現是必要的。”

“雖然目前量子比特的數量和量子狀態的穩定性非常有限，但有些問題我們已經可以利用今天量子模擬器的巨大計算能力，”來自慕尼黑工業大學集體量子動力學教授Michael Knap說道，“在不久的將來，量子模擬器和量子計算機將成為研究復雜量子系統動力學的理想平臺。現在我們知道，在某個時間點之后，這些系統遵循經典的流體動力學規律。任何強烈的偏離都表明模擬器沒有正常工作。”

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