发表在《自然通讯》的新论文，为探索宇宙极端环境——中子星内部奥秘带来新希望。滑铁卢大学量子计算研究所教员、Perimeter研究所研究助理教员克里斯汀·穆希克所在的美国 - 加拿大研究小组，利用量子计算机构建量子色动力学理论，该理论聚焦自然界基本组成部分夸克和胶子在原子核中的相互作用。

在宇宙起源或中子星内部等极端条件下，夸克 - 胶子等离子体的行为难以捉摸。科学家需“相图”来描述极端条件下的相变，可经典计算机模拟模型在此类密集复杂条件面前会失效。即便借助量子计算机，模拟高粒子密度环境也挑战巨大。穆希克称：“这是现有计算机难以胜任的领域，所以才有动力用量子计算机，此研究能让我们了解早期宇宙物质状态等自然界奥秘。”

美加研究团队开发出简化的一维相图，这成为未来在极端环境下研究量子色动力学的起点。他们与美国团队合作，在囚禁离子量子计算机上成功验证该相图，不仅为在量子平台探索量子色动力学现象筑牢根基，还提升了量子模拟器效率。团队利用被捕获离子的运动作辅助量子比特，构建新型辅助寄存器，大幅提高量子计算效率。穆希克表示：“这推动了整个量子计算领域发展，有了新型辅助寄存器，我们可发挥其优势。”

更多信息： Anton T. Than 等人，《量子计算机上的单维量子色动力学相图》，《自然通讯》(2025)。期刊信息： 《自然通讯》