超導量子芯片成功編織非阿貝爾任意子

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在去年10月發布在預印服務器arXiv上并于今年5月11日發表在《自然》雜志上的一篇論文中，谷歌“量子人工智能”團隊宣布，他們首次使用超導量子處理器觀察到了非阿貝爾任意子的特殊行為。

拓撲量子計算是通過纏繞非阿貝爾任意子的“世界線”來完成的。

圖片來源：谷歌量子人工智能

論文詳細介紹了一個超導處理器中量子比特多體波函數托管的非阿貝爾任意子編織的實驗觀察。實驗由谷歌“量子人工智能”團隊在一個5×5量子比特超導量子處理器上進行，實驗包含在一個跨越許多量子比特的量子糾錯代碼中創造缺陷。研究人員使用非阿貝爾編織法來創建糾纏態，為未來在量子計算或量子糾錯中的應用提供了前景。

如何理解非阿貝爾任意子?想象一下，當有人展示兩個相同的物體，然后要求觀察者閉上眼睛。再次睜開眼睛后，如果還是看上去一模一樣的物體，人們能否確定它們已被交換?直覺告訴人們，這無從判斷。而量子力學允許一種奇異的事情發生：盡管完全相同，但它們兩個何時被交換過，非阿貝爾任意子可能保留這一“記憶”。

這種“記憶”可被認為是時空中的一條連續線，即粒子的“世界線”。當兩個非阿貝爾任意子交換時，它們的世界線相互纏繞。用正確的方式將它們包裹起來，產生的結和辮子就形成了拓撲量子計算機的基本操作。

本月早些時候，量子計算公司Quantinuum發布了另一項關于這一主題的研究，補充了谷歌最初的發現。這些新成果開辟了一條通向拓撲量子計算的新途徑，其操作是通過將非阿貝爾任意子像辮子一樣相互纏繞在一起來實現的，是量子糾錯領域進展的一大里程碑。

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