三个费米子 Tavis-Cummings 模型的 CSE 和 QED-CCSD 能量，耦合增加。方程（14）中的哈密顿参数固定为 （ωb，ωf）=（2,0.5），而 gc 沿 x 轴变化。QED-CCSD-n 方法根据参考文献 [41] 中使用的约定命名。来源：物理评论快报 （2024）。DOI： 10.1103/PhysRevLett.133.080202

特伦托大学与芝加哥大学合作的一项研究提出了一种广义的电子和光之间相互作用的方法。未来，它可能有助于量子技术的发展以及发现新的物质状态。该研究发表在《物理评论快报》上

了解量子粒子之间的相互作用对于发现可用于新技术或医疗应用的新分子或材料至关重要。例如，当分子或化合物与光相互作用时，它们的物理性质会发生很大变化。

考虑到这一点，极化化学的新领域旨在利用光作为催化剂来触发新的化学反应。更一般地说，控制光-物质相互作用提供了一种操纵和合成新量子物质的方法。

与往常一样，研究工作通过提出必须验证的假设来取得进展。但是，当研究对象是涉及多种不同元素（即电子、光子、声子）的量子系统时，情况可能更加复杂。很难准确计算这样一个系统的波函数，即包含相关物理信息的函数，以准确预测许多不止一种类型的量子粒子的行为。

在特伦托大学物理系研究员 Carlos Leonardo Benavides-Riveros 和芝加哥大学的 David A. Mazziotti 的协调下，芝加哥大学的一组研究人员为这个主题做出了贡献。

他们从“ansatz”开始，这是一种理论处方，可以帮助他们在量子计算机上预测多体量子系统中粒子之间的相互作用。然后，他们将这个拟设推广到处理包含不止一种类型的量子粒子的系统，例如，不仅包含电子，还包含光子和/或声子的系统。

为了演示，研究人员在 IBM 量子计算机上模拟了通用量子算法，理论误差为零。

这就是这项研究的新颖之处：研究人员开发了一种单一的方法，可用于为具有不止一种类型的粒子的多体量子系统生成指数处方 （ansatze），当在量子设备上实现时，这些粒子会产生精确的波函数。

根据物理学家的说法，这种解决方案也为物质状态的研究开辟了新的视角。

“正如我们在自然界中发现的那样，作为分子或固体的量子系统从来都只包含电子。当光线与它们相互作用时，可以产生或抑制许多迷人的特性，“Benavides-Riveros 解释道。

“我们所做的，”他继续说，“是引入电子以外的其他量子粒子，例如光粒子，通常称为光子。通过遵循我们对问题的普遍表述，我们可以理解其波函数的结构，从而了解它的物理特性。

“由于拟设特别适用于量子计算机，因此这项进步为使用量子计算机模拟光-物质相互作用中的重要分子问题（例如偏振子化学中发生的问题）开辟了新的可能性，”Mazziotti 说。

更多信息：塞缪尔·沃伦 （Samuel Warren） 等人，用于量子装置的费米子-玻色子系统的精确拟设，物理评论快报（2024 年）。DOI：10.1103/PhysRevLett.133.080202。在 arXiv 上：DOI： 10.48550/arxiv.2402.12273

期刊信息： Physical Review Letters ， arXiv