超導(dǎo)量子芯片成功編織非阿貝爾任意子

【資料圖】

在去年10月發(fā)布在預(yù)印服務(wù)器arXiv上并于今年5月11日發(fā)表在《自然》雜志上的一篇論文中，谷歌“量子人工智能”團(tuán)隊(duì)宣布，他們首次使用超導(dǎo)量子處理器觀察到了非阿貝爾任意子的特殊行為。

拓?fù)淞孔佑?jì)算是通過(guò)纏繞非阿貝爾任意子的“世界線”來(lái)完成的。

圖片來(lái)源：谷歌量子人工智能

論文詳細(xì)介紹了一個(gè)超導(dǎo)處理器中量子比特多體波函數(shù)托管的非阿貝爾任意子編織的實(shí)驗(yàn)觀察。實(shí)驗(yàn)由谷歌“量子人工智能”團(tuán)隊(duì)在一個(gè)5×5量子比特超導(dǎo)量子處理器上進(jìn)行，實(shí)驗(yàn)包含在一個(gè)跨越許多量子比特的量子糾錯(cuò)代碼中創(chuàng)造缺陷。研究人員使用非阿貝爾編織法來(lái)創(chuàng)建糾纏態(tài)，為未來(lái)在量子計(jì)算或量子糾錯(cuò)中的應(yīng)用提供了前景。

如何理解非阿貝爾任意子?想象一下，當(dāng)有人展示兩個(gè)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(jué)告訴人們，這無(wú)從判斷。而量子力學(xué)允許一種奇異的事情發(fā)生：盡管完全相同，但它們兩個(gè)何時(shí)被交換過(guò)，非阿貝爾任意子可能保留這一“記憶”。

這種“記憶”可被認(rèn)為是時(shí)空中的一條連續(xù)線，即粒子的“世界線”。當(dāng)兩個(gè)非阿貝爾任意子交換時(shí)，它們的世界線相互纏繞。用正確的方式將它們包裹起來(lái)，產(chǎn)生的結(jié)和辮子就形成了拓?fù)淞孔佑?jì)算機(jī)的基本操作。

本月早些時(shí)候，量子計(jì)算公司Quantinuum發(fā)布了另一項(xiàng)關(guān)于這一主題的研究，補(bǔ)充了谷歌最初的發(fā)現(xiàn)。這些新成果開辟了一條通向拓?fù)淞孔佑?jì)算的新途徑，其操作是通過(guò)將非阿貝爾任意子像辮子一樣相互纏繞在一起來(lái)實(shí)現(xiàn)的，是量子糾錯(cuò)領(lǐng)域進(jìn)展的一大里程碑。

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