《Science》：中國在量子模擬領域獲里程碑式突破
世界頂級學術刊物《科學》2月4日發表的長文顯示，中國科技大學科研團隊在量子模擬領域獲得了里程牌式的世界級重大突破。潘建偉、姚星燦、陳宇翱團隊基於超冷鋰-鏑原子量子模擬平台，首次測得第二聲的衰減率（聲擴散係數），並以此準確測定了體系的熱導率與粘滯係數。
《科學》雜誌審稿人認為該項工作「展示了令人驚歎的實驗的傑作」，「該工作有望成為量子模擬領域的一項里程碑」。
量子科學從問世以來已孕育出原子彈、激光、晶體管、核磁共振、硬盤、GPS等新技術，成為20世紀最重要的科學發現之一。當下，量子科技革命的第二次浪潮正撲面而來，在科學界看來，它催生了量子計算、量子通信和量子測量等一批新興技術，將極大地改變和提升人類獲取、傳輸和處理訊息等的方式和能力。
熱通常是通過擴散傳播，即從近到遠温度逐漸降低，但在某些情況下它也可能以波動的形式傳播。80多年前，蘇聯知名物理學家朗道（Lev Landau）建立了兩流體理論，成功解釋了氦-4液體（強相互作用玻色體系）的超流現象，並預言了熵或温度會以波的形式在超流中傳播。熵波的性質與傳統聲波類似，它在傳播過程中會逐漸衰減，朗道由此將其命名為第二聲。
第二聲的的傳播和衰減與超流序參量直接耦合，是一種只存在於超流體中的獨特量子輸運現象，超流是粘滯性變成零的流體，系宏觀量子現象。科學家舉例稱，裝在一個開口杯子中的超流體可以自發地爬出來；又如普通的液體中如果產生一個旋渦，它會逐漸消失，而超流體中的旋渦卻不會衰減，會永遠存在下去。
在費米超流中研究第二聲的衰減行為，不僅能回答「兩流體理論能否描述強相互作用費米超流的低能物理」這一長期存在的問題，還能表徵強相互作用費米體系在超流相變處的臨界輸運現象。
由強相互作用（幺正）極限下的超冷費米原子形成的超流體具有極佳的純淨度與可控性，為研究第二聲的衰減帶來了全新機遇，這也是超冷原子量子模擬領域的重要目標之一。擬觀測第二聲的衰減，需要製備高品質的密度均勻費米超流，還需要發展探測微弱温度波動的方法。但儘管費米超流已被實現近20年，全球科學界在上述兩項關鍵技術中卻一直未取得突破。
在中國，中國科學技術大學潘建偉教授領銜的全球首顆量子科學實驗衛星「墨子號」，自2016年8月16日發射升空以來，就一直備受國際關注，《科學美國人》將其評選為2016年度改變世界的十大創新技術。
潘建偉團隊其後又在多個量子領域取得世界級的突破。此次，潘建偉、姚星燦、陳宇翱等與澳洲科學家胡輝合作，首次在處於強相互作用（幺正）極限下的費米超流體中觀測到了熵波衰減的臨界發散行為，揭示了該體系存在着一個可觀的相變臨界區，並獲得了熱導率與粘滯係數等重要的輸運係數。
該項研究工作為人類理解強相互作用費米體系的量子輸運現象提供了重要的實驗訊息。
當今世界處於大變局之中，科技創新已被公認為是一個關鍵變量。在美國不斷加緊遏制中國科技產業發展的大背景下，中國官方亦在不斷強調科技的重要性。近年來，量子科技發展突飛猛進，成為新一輪科技革命和產業變革的前沿領域。
中共中央政治局在2020年10月16日就「量子科技研究和應用前景」舉行了第24次集體學習，明確提出要保證對量子科技領域的資金投入，同時帶動地方、企業、社會加大投入力度，這也是量子科技首次在公開層面進入到中共最高決策層的集體關注視野中。
在集體學習中，中國領導人習近平更是強調，要充分認識推動量子科技發展的重要性和緊迫性，加強量子科技發展戰略謀劃和系統佈局。
公開報道顯示，中國科大研究團隊經過4年多的艱苦攻關，搭建了一個全新的超冷鋰-鏑原子量子模擬平台，融合發展了灰色黏團與算法冷卻、盒型光勢阱等先進的超冷原子調控技術，最終成功地實現了世界領先的均勻費米氣體的製備。
與此同時，中國的研究團隊還基於低噪聲行波光晶格與高分辨原位成像技術，實驗實現並理論詮釋了低動量傳遞（約百分之五的費米動量）與高能量分辨率（優於千分之一的費米能）的布拉格譜學方法，並利用其實現了對體系密度響應的高分辨測量。
在取得上述兩項關鍵技術突破的基礎上，中國的研究團隊還成功地在幺正費米超流體的密度響應中觀測到了第二聲的信號，並獲得了完整的幺正費米超流體的密度響應譜，實驗結果與基於耗散兩流體理論的描述高度吻合。
中國的研究團隊獲得了第二聲的衰減率（聲擴散係數），並以此準確測定了體系的熱導率與粘滯係數。研究結果表明，幺正費米超流體的輸運係數均達到了普適的量子力學極限值。
此外，潘建偉、姚星燦、陳宇翱團隊還在超流相變附近觀測到了上述輸運量的臨界發散行為，並發現幺正費米超流體具有一個可觀的臨界區（比液氦超流體臨界區大約100倍）。這一發現為利用該體系開展進一步的量子模擬研究，進而理解強關聯費米體系中的反常輸運現象奠定了基礎。
當下，量子領域之爭已然不只是國與國之間科技的競爭。縱觀世界各國對量子科技的重視，其背後無疑是對全球新一輪工業革命到來所做的準備。