Riemannhypotesen som väcktes 1859 är ett av de sex olösta millennieproblemen, och dess bevis underlättar i hög grad förståelsen av fördelningslagarna för primtal. Under en lång tid, det har blivit ett växande akademiskt fokus på de icke-triviala nollorna i Riemann zeta-funktionen. Detta gör det möjligt för fysiker att reproducera primtal och inspirerar dem att upptäcka kärnan i Riemann -hypotesen med en genomförbar kvantmetod.

För att uppnå högprecisionsmätning av platserna för Riemann-nollorna, Professor GUO Guangcans forskargrupp från University of Science and Technology of China (USTC) vid Chinese Academy of Sciences antog ett instängd jonsystem.

Laget, tillsammans med spanska teoretiska fysiker prof. Charles Creffield och prof. tyska Sierra, mätte experimentellt de första 80 Riemann-nollorna med hjälp av en instängd jonkvbit i en Paul-fälla, som regelbundet drivs med mikrovågsfält. Resultaten publicerades i NPJ Quantum Information den 14 juli.

Bland alla möjliga lösningar, gissningen Hilbert – Pólya kombinerar Riemann zeta -funktionen med kvantteori. Gissningen antar förekomsten av ett kvantsystem där egenvärdena för de Hamiltoniska mängderna överensstämmer med Riemann -nollorna. Forskare lockas av denna gissning och upptäcker många potentiella statiska Hamiltonians. Men dessa statiska Hamiltonians är svåra att mäta experimentellt.

I det här arbetet, forskarna valde att inte bevisa Riemann -hypotesen, men att tillhandahålla en fysisk utföringsform av matematiska objekt med hjälp av avancerad kvantteknik. I det instängda jonsystemet, jonen utsattes för ett periodiskt drivande fält, och dess beteende beskrevs följaktligen av Floquet -teorin. När en effekt som kallas "sammanhängande förstörelse av tunneling" uppträdde, de kunde observera frysningen av qubits dynamik när körparametrarna varierade.

Tack vare kvantoperationer med hög trovärdighet och en lång sammanhållningstid, forskarna uppnådde 30 körperioder och mätte de första 80 Riemann -nollorna, en förbättring med nästan två storleksordningar jämfört med tidigare verk.

Detta arbete ger en viktig experimentell grund för forskare att studera gissningarna Hilbert – Pólya och få en djupare förståelse för sambandet mellan Riemanns hypotes och kvantsystem.