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非阿贝尔任意子成功编织超导量子芯片

科技日报记者 张佳欣。贝尔编织

谷歌“量子人工智能”团队于去年10月在预印服务器arxiv上发表,任意并于今年5月11日在《自然》杂志上发表论文,成功超导宣布他们首次使用超导量子处理器观察非阿贝尔任意子的量芯特殊行为。


拓扑量子计算是贝尔编织通过缠绕非阿贝尔任意子的“世界线”来完成的。
图片来源:谷歌量子人工智能。任意

本文详细介绍了超导处理器中量子比特多体波函数托管的成功超导非阿贝尔任意子编织的实验观察。谷歌“量子人工智能”团队的量芯实验是5×5量子比特超导量子处理器上进行的实验包括在跨越多量子比特的量子纠错代码中创建缺陷。研究人员使用非阿贝尔编织法创建纠缠状态,贝尔编织为未来量子计算或量子纠错的任意应用提供了前景。

如何理解非阿贝尔任意子?想象一下,成功超导当有人展示两个相同的量芯物体时,观察者被要求闭上眼睛。贝尔编织再次睁开眼睛后,任意如果物体看起来还是成功超导一模一样,人们能确定它们已经被交换了吗?直觉告诉人们,这是无法判断的。量子力学允许一件奇怪的事情发生:尽管它们完全相同,但当它们被交换时,非阿贝尔任意子都可能保留这种“记忆”。

这种“记忆”可以看作是时空中的一条连续线,即粒子的“世界线”。当两个非阿贝尔任意子交换时,它们的世界线相互缠绕。以正确的方式包裹它们,产生的结和辫子形成了拓扑量子计算机的基本操作。

本月早些时候,量子计算公司Quantinuum发布了另一项关于这一主题的研究,以补充谷歌最初的发现。这些新的结果为拓扑量子计算开辟了一种新的途径。它们的操作是通过将非阿贝尔的任何子像辫子一样缠绕在一起来实现的,这是量子纠错领域进展的一个里程碑。

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