基于里德堡原子的量子模拟和量子计算

  自然界有很多现象本质上遵循多体物理的演化规律，比如大树如何生长、晶体如何自发生成、病毒细胞如何积聚并最终发展成病毒体以及通过社会网络交互性感染人类等,这些由于多体相互作用产生的新物态服从一种自组织规律。自组织是指混沌系统在随机识别时形成耗散结构的过程,它广泛存在于自然界中，比如物理学中的相变和自发对称性破缺现象、化学中分子自组装和自催化网络、生物学中蛋白质的自发折叠和动物的集群行为、计算机科学中的细胞自动机、以及社会学、经济学、行为金融学和人类学等领域诸如批判性集群及集群思维等。一个特别有趣和重要的现象是自组织临界（SOC）行为：系统被吸引到一个临界点，在这个临界点上，系统的行为发生了巨大的变化。SOC是自然界中许多复杂性例子的核心，例如森林火灾和病毒的传播等等。因此，研究SOC对于模拟自然界复杂的多体问题具有重要的意义。相较于稀薄的原子气体，里德堡原子系综中的原子之间相互作用要强得多，高极化率使得原子之间的偶极相互作用可以长达数微米。强的相互作用使得我们可以在室温条件下的原子系综中观察到非平衡相变现象。