一个国际科学家团队首次借助超导量子处理器，在实验中成功模拟了零温条件下的自发对称性破缺现象，实验保真度超80%，为量子计算与凝聚态物理学研究树立新里程碑。相关研究成果发表于《自然通讯》杂志。实验中，系统从经典反铁磁态(粒子自旋交替排列)自发演化为铁磁量子态(所有粒子自旋同向排列)，并通过量子关联形成有序结构。

研究团队由来自中国深圳南方科技大学、丹麦奥胡斯大学及巴西圣卡洛斯联邦大学的科学家组成，理论团队共同组织者艾伦·桑托斯表示：“关键在于模拟绝对零度下的动力学。此前相关研究均在非零温度下进行，而我们的实验证明，即使仅考虑近邻粒子相互作用，零温条件下仍可观测到对称性破缺。”由于绝对零度无法物理实现，团队通过量子电路模拟系统行为，使用七个超导量子比特构建近邻耦合结构，并应用绝热演化算法还原零温环境。

实验利用关联函数与雷尼熵量化量子纠缠程度，首次揭示了零温下有序模式与量子纠缠的协同形成。桑托斯解释：“纠缠是量子计算的核心资源，它使粒子状态跨越空间即时关联，这种特性在传统计算机中无法复现。”他以钥匙开锁为例：经典计算机需逐一测试，而量子计算机可同时验证多把钥匙，大幅缩短计算时间。研究还验证了超导量子比特的可扩展性——基于铝铌合金的量子芯片在1毫开尔文低温下稳定运行，为构建大规模量子处理器提供技术路径。

此次突破不仅深化了对对称性破缺机制的理解，更证明了量子计算模拟复杂量子系统的可行性。桑托斯强调：“对称性破缺是物理学的基础概念，它解释了守恒定律与复杂结构的起源。这项研究为探索高温超导、量子磁性等前沿问题提供了新工具。”

更多信息： Chang-Kang Hu 等，超导晶格处理器中零温自发对称性破缺的数字模拟，《自然通讯》(2025)。期刊信息： 《自然通讯》