近日，我校理学院青年教师周正阳博士在国际著名物理期刊Physical Review Letters上发表了题为“Frustration Elimination and Excited State Search in Coherent Ising Machines”的研究论文。周正阳博士为论文的第一作者，浙江大学的游建强教授和日本理化学研究所的Franco Nori教授为共同通讯作者，浙江理工大学为论文的第一署名单位。该工作依托于浙江省全省量子物态与光场调控重点实验室完成，并得到了浙江省全省微纳量子芯片与量子调控重点实验室以及极端光学技术与仪器全国重点实验室的技术支持。同时，该工作得到了国家自然科学基金以及浙江理工大学科研启动基金的经费支持。

图1：阻挫消除的原理演示。（a-c）对于一个特定基态，可以通过改变自旋间耦合的类型来消除阻挫。（d）对于任意伊辛模型，可通过辅助模式来等效为数个无阻挫模型。

       由于伊辛模型基态求解可以等价为组合优化这类在生产以及管理中极为常见的问题，高效求解这类模型拥有十分广泛的应用场景。相干伊辛机就是一种用于求解大尺度伊辛模型基态的量子模拟机。目前，相干伊辛机借助有限的量子资源已经可以达到介于经典计算机和通用量子计算机之间的计算能力，研究人员希望利用纠缠、叠加等量子效应进一步提升相干伊辛机的计算能力，但是伊辛模型中常见的磁阻挫现象（即无法使所有的伊辛耦合都处于低能量状态）会从原理上禁止这些效应。该研究工作提出了利用非阻挫的相干伊辛机构型来等价描述阻挫伊辛模型的方法。即辅助模式可以改变自旋之间的耦合类型以达到消除阻挫的目的（见图1）。基于此方法的无阻挫相干伊辛机输出结果包含两部分：1.系统模式会给出原本含阻挫模型的所有基态；2.辅助模式给出对应基态与阻挫相关的耦合项。此研究成果使相干伊辛机中探索量子效应变成可能。不仅如此，这种阻挫消除的方法还可以对伊辛激发态起效，辅助模式可以将指定能量的伊辛本征态求解问题转化为数个无阻挫伊辛模型基态求解问题，去除了伊辛机只能求解基态的限制。

据悉，理学院着力围绕浙江省全省量子物态与光场调控重点实验室的三大主攻方向(即量子物态调控、复杂光场调控、精密测量物理)系统地推进有组织科研，通过制定《理学院科学研究优秀成果奖评选办法》等制度性文件，深度挖掘学术新锐的创新潜能，重点培育具有学科影响力的标志性科研成果，实现科研创新能力与师资队伍建设的协同跃升，持续强化学术核心竞争力。

      论文信息：

       Zheng-Yang Zhou, Clemens Gneiting, J. Q. You, and Franco Nori, Phys. Rev. Lett. 134, 090401 (2025).

       https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.134.090401

      作者简介：

      周正阳，2017年博士毕业于复旦大学，导师为游建强教授，2017年至2022年在日本理化学研究所Franco Nori团队从事科学研究。2022年12月加入浙江理工大学物理学系。主要研究方向：相干伊辛机、量子开放系统、非马尔可夫动力学、量子调控、量子热力学。