新型材料

从微观结构探索可能。

从晶格排列、局部缺陷到电子关联,将材料问题转化为可计算的模型。探索量子与经典计算的协同方法,连接微观结构、材料性质与候选方向。

等间距周期晶格结构示意

原子怎样排列,
电子如何响应

从完整晶体到局域区域,计算对象随研究问题而变化。切换三个视角,理解结构、电子与性质之间的联系。

周期原子排列与一个选定晶胞;仅为概念示意

从一个晶胞,理解整个晶体

原子排列的周期性,构成晶体的结构基础。从晶胞形状与原子位置出发,建立电子模型,研究结构变化与材料性质的关系。

结构输入
晶胞形状、原子种类与位置
研究切口
比较不同排列下的能量与电子态
计算对象
周期体系,或其中选定的局域区域

把不同候选结构放在相同的模型条件下比较。

从材料问题,
走向候选比较

围绕希望理解的性质,确定结构与电子模型。量子计算参与选定模型的求解,经典计算组织环境与参数,形成可比较的研究结果。

  1. 定义结构

    选定晶体、缺陷或掺杂方式,明确需要研究的材料性质。

  2. 建立电子模型

    描述电子相互作用,选取周期模型或局域活性空间。

  3. 量子经典协同

    连接经典环境计算、量子求解与观测量测量。

  4. 比较候选方向

    在统一条件下比较能量与电子态,为下一轮结构调整提供依据。

让每一次比较,
都有明确目标

从具体的材料问题出发,选择对应的物理量,让计算结果回到结构选择与研究决策。

材料问题与对应的研究切口
研究问题比较切口
结构稳定性不同原子排列与晶格变化下的能量关系
缺陷与掺杂缺陷位置、替位元素与局域电子态的联系
电子行为选定模型中的电子关联、自旋与局域化特征

由量子硬件,
承载计算探索

超导量子芯片承载量子态,整机协同低温、微波测控与信号读出,为量子计算实验提供物理载体。