De Riemann-hypothese die in 1859 werd opgeworpen, is een van de zes onopgeloste millenniumproblemen, en het bewijs ervan vergemakkelijkt het begrip van de distributiewetten van priemgetallen aanzienlijk. Voor een lange tijd, er is een groeiende academische focus op de niet-triviale nullen van de Riemann zeta-functie. Dit stelt natuurkundigen in staat om priemgetallen te reproduceren en inspireert hen om de essentie van de Riemann-hypothese te ontdekken met een haalbare kwantumbenadering.

Om de zeer nauwkeurige meting van de locaties van de Riemann-nullen te bereiken, Het onderzoeksteam van prof. GUO Guangcan van de Universiteit voor Wetenschap en Technologie van China (USTC) van de Chinese Academie van Wetenschappen heeft een systeem met ingesloten ionen aangenomen.

Het team, samen met de Spaanse theoretische natuurkundigen Prof. Charles Creffield en Prof. German Sierra, experimenteel de eerste 80 Riemann-nullen gemeten met behulp van een qubit met ingesloten ionen in een Paul-val, die periodiek wordt aangedreven met microgolfvelden. De resultaten zijn op 14 juli gepubliceerd in NPJ Quantum Information.

Van alle mogelijke oplossingen, het vermoeden van Hilbert-Pólya combineert de Riemann-zetafunctie met de kwantumtheorie. Het vermoeden gaat uit van het bestaan ​​van een kwantumsysteem waarin de eigenwaarden van de Hamiltoniaanse grootheden consistent zijn met de Riemann-nullen. Onderzoekers worden aangetrokken door dit vermoeden en ontdekken veel potentiële statische Hamiltonianen. Maar deze statische Hamiltonianen zijn moeilijk experimenteel te meten.

In dit werk, de onderzoekers kozen ervoor om de Riemann-hypothese niet te bewijzen, maar om een ​​fysieke belichaming van wiskundige objecten te bieden met behulp van geavanceerde kwantumtechnologie. In het ingesloten ionensysteem, het ion werd onderworpen aan een tijd-periodiek aandrijfveld, en zijn gedrag werd bijgevolg beschreven door de Floquet-theorie. Toen een effect genaamd "coherente vernietiging van tunneling" verscheen, ze konden de bevriezing van de dynamiek van de qubit observeren terwijl de rijparameters werden gevarieerd.

Dankzij high-fidelity kwantumbewerkingen en een lange coherentietijd, de onderzoekers bereikten 30 rijtijden en maten de eerste 80 Riemann-nullen, een verbetering van bijna twee ordes van grootte ten opzichte van eerdere werken.

Dit werk biedt een belangrijke experimentele basis voor onderzoekers om het vermoeden van Hilbert-Pólya te bestuderen en een dieper inzicht te krijgen in het verband tussen de Riemann-hypothese en kwantumsystemen.