这是一个科学长征路上的故事。研究人员克服了实验上的重重困难，以高超的实验技巧，不断试错的坚韧，迈出了通过量子模拟解决实际科学问题的重要一步。若问从构想到迈出这一步，需要多长时间？答案是13年。
北京时间2024年7月10日晚上11点，《自然》杂志报告了一项期待已久的成就：来自中国科学技术大学的研究人员，在一个冷原子量子模拟器中，构建了一个由80万个光晶格点组成的三维费米子哈伯德模型，并实现了反铁磁相变。
以高温超导体为代表的强关联量子体系研究，对于深入理解超导机制和探索新的量子态和现象有重要意义，又因高温超导展现出的在能源传输和存储领域的巨大应用潜力而备受关注。费米子哈伯德模型则是描述电子在晶格中运动和相互作用的行为的模型，可以帮助解释强关联量子体系许多共同特征，包括相互作用驱动的莫特绝缘态，金属态，和反铁磁（AFM）态等，被认为是理解高温超导体机制的核心理论框架之一。
“这是一项令人惊叹的工作，展示了利用超冷原子进行量子模拟研究复杂量子材料物理的重要性，例如与高温超导体相关的强关联电子材料。”德国马克斯·普朗克量子光学研究所科学主任、慕尼黑大学讲席教授Immanuel Bloch告诉《赛先生》， Bloch是最早使用超冷原子量子模拟器来模拟物理世界的研究者之一，他未参与本次研究。
长期从事凝聚态物理理论研究的中国科学院大学卡弗里理论科学研究所所长张富春对这一研究也给予了高度评价：“这篇文章很重要，报道了超冷原子在三维光晶格上的哈伯德模型的实验模拟，实验水平是国际最先进的，将大约80万个原子装进超高均匀度的光晶格中，并且将其冷却到如此低的温度均为领域首次。实验方面观察到了反铁磁相变的有力证据及性质。”
张富春在高温超导与重费米子等领域均有重要理论贡献。他进一步评论说，“这是一个超冷原子模拟凝聚态物理重要模型的benchmark（基准）。他们的工作为今后研究更具挑战性的二维（哈伯德）模型打下了基础，有望加深我们对铜基高温超导的认识。”
而对于潘建伟、陈宇翱、姚星灿等人来说，这是他们为之倾注已久、姗姗来迟又充满期待的一项工作。
“经过十三年的努力，专用量子计算终于开始进入有重要科学实用价值的无人区。”论文上线的当晚，文章的通讯作者之一、中国科学技术大学教授潘建伟在朋友圈激动地写道。