近日，北京量子信息科学研究院（以下简称“量子院”）量子算法应用研发团队与深圳国际量子院、清华大学等单位合作，在黎曼猜想（Riemann Hypothesis, RH）的物理对应与验证方面取得重要进展。研究团队首次建立了黎曼零点与动力学相变的直接对应，从而在量子多体动力学中建立了黎曼猜想的可能起源，并提出了具备量子优势的量子模拟算法框架。2026年7月1日，相关成果以“黎曼猜想在动力学量子相变中的体现”（The Riemann Hypothesis Manifested in Dynamical Quantum Phase Transitions）为题，发表于《自然·通讯》（Nature Communications）。

黎曼猜想作为千禧年数学七大难题之一，是现代数论的基石，其关于黎曼Zeta函数非平凡零点分布的假设，长期吸引着数学与物理学界的共同关注。著名的希尔伯特-波利亚猜想曾暗示，这些零点可能与某类未知量子哈密顿量的能级相关。然而，由于缺乏高效且具体的物理演化模型，如何在可控的量子物理系统中切实观测并验证这些零点，一直是跨学科研究的瓶颈。黎曼猜想的真实物理实现、更深层次的联系以及可能起源的探索仍然未知。 

针对这一前沿难题，研究团队原创性地构造了两种量子多体系统，并在时间轴上建立了黎曼Zeta函数非平凡零点与动力学量子相变（DQPT）的直接对应。研究表明，通过对系统施加特定的哈密顿量演化，两个关键的可观测物理量——平均累积相位因子(accumulated phase factor)和洛施密特振幅(Loschmidt amplitude)，其动力学行为能够完美编码黎曼Zeta函数的信息。当演化时间精确对应黎曼猜想的非平凡零点时，这两个物理量的动力学信号将同时精确消失（Vanishing），而对应的自由能发散。这一发现成功将纯数学的零点分布实体化为物理可测的相变动力学特征。这种精确的对应关系将黎曼猜想重新定义为只在特定温度下发生的相变。

为了实现该方案的规模化扩展，研究团队进一步提出了一种数字化量子模拟框架。该架构能够以多项式级（Polynomial）的量子资源高效实现上述两类量子系统，为在通用数字量子计算机上验证黎曼猜想提供了可扩展的路径，并展现出超越经典计算的潜在量子优势（Quantum Advantage）。 

作为原理性实验验证，研究团队在五比特核自旋量子处理器上构建了第一类量子多体系统。通过精确控制能量能级分布并驱动相互作用哈密顿量演化，成功观测到了上述物理对应关系，并清晰地捕捉到了符合黎曼猜想前五个非平凡零点特征的动力学相干信号。

该论文第一作者兼通讯作者为量子院副研究员魏世杰，论文第一作者还包括清华大学博士生陆全枫、深圳国际量子院博士生翟玥。通讯作者为深圳国际量子院研究员辛涛，量子院科研副院长、清华大学教授龙桂鲁。论文合作者还包括日本理化学研究所（RIKEN）教授Franco Nori，清华大学博士生杨文韬等。该工作得到北京市科技新星计划和国家自然科学基金等项目的支持。