量子計算的新進展，中國科大首次實現超越了當前經典計算機的費米子哈伯德模型，這也為量子計算在材料研究中的應用打開了新的一扇大門。
費米子哈伯德模型模擬的費米子行為，它是我們理解復雜的電子行為的基礎，而量子計算機能夠在當前經典計算機無能為力的復雜問題上有不小的突破。
那么中國科大在費米子哈伯德模型方面實現超越經典計算機的突破是什么?
這又是如何應用到材料研究中的呢?
量子計算的兩大要素之一就是量子比特，量子比特由于能夠同時處于0和1的狀態，因此它所能表現出的狀態就會有指數級別的增長，這樣就構成了量子計算機在解決困難問題的方面有優勢，但是量子計算機的頻繁錯誤問題一直沒有被解決，這使得量子計算機無法超越經典計算機。
但是我國率先在“星火計劃”中提出來了糾纏態計算的量子計算結構，這一結構最大的特點就是能保證量子比特之間的錯誤率低于1%。
并且此前廬州月的量子計算機團隊也實現了100量子比特的糾纏狀態，這兩者的結合，就大大降低了量子計算機中錯誤率的出現頻率，因此在這條路上已經讓我國量子計算機距離超越經典計算機更近了一步。
但我國科學家在量子計算結構上的突破還不僅于此，現如今，中國科學院的量子計算機團隊已經實現了超越了當前經典計算機的費米子哈伯德模型，這也讓我國在量子計算方向的科研更加具有自身實力，而不是全依賴于他人的發展路線。
費米子哈伯德模型模擬的是費米子行為，它是我們理解復雜的電子行為的基礎，沒有它，我們將無法理解那些有著很多價帶能級的材料，并且理解不了超導電性等諸多詭異的現象。
但是費米子哈伯德模型擁有巨大的雜質問題，它僅僅有不多的幾個量子位，但是這些量子位卻非常復雜，這導致哈伯德模型的計算難度就迅速上升，而量子計算機正好就能解決這些千頭萬緒的復雜問題。
據測算，哈伯德模型的雜質問題本可以被經典計算機算出來，但是需要消耗100兆字節的內存，但是經過量子計算機計算，只需要1兆字節內存，這樣就導致量子計算速度要快100倍。
但是雜質問題只是其中一個問題，實際上，費米子哈伯德模型中的參數還有很多種可能性，通常來說，經典計算機并不能算出費米子哈伯德模型的參數狀態，因為它們可能有著非常多的參數組合，這些參數無法通過計算進行區分，而量子計算機可以將這些參數組合進行區分，從而讓費米子哈伯德模型的計算變得更加簡單。
但是費米子哈伯德模型的復雜問題也讓量子計算機很難實現雜質問題的快速解決，但是我國科學家的雜質問題的突破就讓我們看到了量子計算機的一個希望。
費米子哈伯德模型是一個非常關鍵的模型，因為它可以用于模擬費米子行為，而費米子行為又是我們在復雜電子行為上的一個基礎，沒有它，很難理解諸如“電子云”等現象。
費米子哈伯德模型主要用于材料科學，它主要用于材料的基本研究問題，比如電子的活動行為。
費米子哈伯德模型的基本組成就是在一些限定條件下，對電子的運動行為進行模擬研究的理論模型，而它在研究電子的基本活動行為方面有著舉足輕重的意義。
在實際應用中，費米子哈伯德模型中要解出的未知量眾多，而大部分的未知量卻不是指數爆炸的，這樣就導致費米子哈伯德模型實際上是可以用經典計算機算出來的。
但是這并不意味著量子計算機就沒有優勢，實際上，無論是解決費米子哈伯德模型的指數增長的復雜問題還是解決最優化問題，量子計算機都有著很大的優勢。
解決費米子哈伯德模型的超越經典計算機，首先要解決的就是指數級增長的復雜問題。
費米子哈伯德模型中常用的哈密頓量是一個大型的矩陣，這個矩陣的大小就是費米子哈伯德模型中的未知量，而這個未知量就是指數級增長的，解出這個矩陣的本征值就是解出了費米子哈伯德模型中的未知量。
當前，國際上最快的經典算法復雜度是O(2^nn^3)，但是量子計算機的復雜度可以用O(2^npoly(n))來表示，這其中的差異就是量子計算機有著很大優勢的原因之一。
但是，隨著量子計算機技術逐漸深入，國際上一直在紛紛提出更有效的解決費米子哈伯德模型的經典計算機算法，這也就促使國內量子計算團隊在解決費米子哈伯德模型問題上迫在眉睫了。
在費米子哈伯德模型中存在一個重要的參數，它就是溫度，溫度對于費米子哈伯德模型的參數有著重要的影響，國際上經典的算法常常是著重解決溫度為零時的參數，而在蓄謀哈伯德模型的研究過程中，國內科學家意識到，量子計算機可以處理溫度不為零時的參數，這個溫度不為零的參數是國內團隊率先處理并取得突破的關鍵。
費米子哈伯德模型的雜質問題是一個非常復雜的問題，一般來說，都需要進行統計學模擬，但是這樣算出來的結果是非常慢的，因為統計學模式需要進行大量的計算，因此我國科學家在處理節奏問題的過程中，就是通過將統計學模擬進行了量子模擬，從而大大的加速了處理的進度。
費米子哈伯德模型是模擬原子之間的相互作用的一個雜質問題，現如今計算原子之間的相互作用是一個非常困難的問題，它主要受限于計算機內存的限制，因此，要想計算原子之間的相互作用，我們就需要有強大的性能的超算。
但是，現在我們可以用量子計算來進行原子相互作用的計算，這樣一來，我們可以通過量子計算機算出原子之間的相互作用，從而讓費米子哈伯德模型的解出變得更加簡單，并且費米子哈伯德模型的計算在材料科學中十分重要，因為費米子哈伯德模型不僅能幫助我們研究材料的基本問題，還能幫助我們研究材料的特殊性。
在材料研究過程中，經常會碰到一些特殊現象，比如超導現象，但是這些特殊現象通常需要費米子哈伯德模型來進行解釋，然而，我們要解決這些特殊現象，需要進行大量的計算。
量子計算機如果能夠實現超越經典計算機的突破，那么在研究材料科學方面，將會發揮重要的作用。
實際上，除了在材料科學方面有應用之外，費米子哈伯德模型還有許許多多的應用，其中一個就是解決最優化問題。
在材料科學方面，最有名的最優化問題就是物質的優選配方問題，這個問題一般通過費米子哈伯德模型來尋優。
在實驗室里，通常會有很多材料組分，而這些材料組分的價差非常大，因此，找到一種更好的優化配方，材料就可以更好的進行應用。
而找到這種更好的優化配方，就是要找到一種更好的費米子哈伯德模型參數，當然，希望是這個參數的價差更大，這樣在尋優的時候，可以更快的找到一種更好的優化配方。
經典計算機通常是通過增加耗費的內存來解決費米子哈伯德模型中的矩陣大小，但是這種增加的內存是逐漸超過大部分計算機內存的，因此很難進行運算。
而量子計算機通常是在不斷保持內存中的情況下，不斷減小計算時間，這樣就能非常方便的解決當前經典計算機無法解決的問題，因此，量子計算機在日常應用中也有著廣泛的應用范圍。
我國在量子計算方面取得超越突破，這是一件值得慶賀的事。
隨著量子計算機技術的不斷突破，相信在不久的將來量子計算機會取代經典計算機，成為我們工作學習的新工具。
