據介紹，研究人員使用了名為 H2 的新型量子處理器，該處理器使用鐿和鋇離子通過(guò)磁場(chǎng)和激光捕獲來(lái)創(chuàng )造量子比特。
研究團隊將這些量子比特編織成博羅梅奧連環(huán)式的圖案(一個(gè)由交錯的三角形組成的拓撲網(wǎng)絡(luò ))，得到量子比特的量子力學(xué)特性與預測的任意子相同，這就是物理學(xué)家尋找已久的拓撲量子態(tài)。
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發(fā)現，相關(guān)研究結果已經(jīng)發(fā)表在《自然》以及《量子物理學(xué)》等雜志上(DOI:10.1038/d41586-023-01574-0)，描述了一種“幽靈般的超距作用”的新穎方法。
量子研究的重點(diǎn)是試圖通過(guò)構建非阿貝爾任意子的連續結構，將糾纏的量子比特連接起來(lái)，其結構類(lèi)似于博羅梅奧連環(huán)：粒子圍繞著(zhù)彼此的圓形模式運動(dòng)，最大限度地增加粒子的距離(有助于提高相干時(shí)間)，同時(shí)使其抗干擾性更強。
簡(jiǎn)而言之，該團隊展示了 32 個(gè)基于離子的量子比特的量子糾纏。
▲ 意大利佛羅倫薩一座教堂中描繪的博羅梅奧連環(huán)，如果三個(gè)環(huán)中的任何一個(gè)被移除，另外兩個(gè)就不再相連。
哈佛大學(xué)的理論物理學(xué)家、該論文的合著(zhù)者 Ashvin Vishwanath 說(shuō)：“沒(méi)有一對粒子是彼此圍繞轉的，但所有的粒子都是相互連接的”“這確實(shí)是一種令人驚嘆的物質(zhì)狀態(tài)，我們在任何其他設置中都沒(méi)有非常清楚地認識到這一點(diǎn)。”
英國牛津大學(xué)的理論物理學(xué)家史蒂文・西蒙在評論《自然》上的論文時(shí)說(shuō)，“在這種物理系統中存在著(zhù)巨大的數學(xué)之美，在很長(cháng)一段時(shí)間之后，第一次看到它們被實(shí)現是令人難以置信的。”
普渡大學(xué)的實(shí)驗物理學(xué)家邁克爾・曼弗拉 (Michael Manfra) 告訴《自然》雜志，Quantinuum 的機器并沒(méi)有真正創(chuàng )造出非阿貝爾任意子，而只是模擬了它們的性質(zhì)(而且只是其中的一些性質(zhì))。Quantinuum 對此也表示贊同 —— 但他們強調：粒子的行為方式滿(mǎn)足非阿貝爾任意子的定義，并且也滿(mǎn)足容錯的量子計算系統的要求。
因此，雖然“可信路徑”這一點(diǎn)可能需要更多研究，但顯然這項研究結果毫無(wú)疑問(wèn)就是一次巨大的成就。
有趣的是，Quantinuum 的研究找到了一條通往容錯量子計算機的道路，但這與微軟自己的研究相沖突 —— 微軟也在其量子計算工作中追求拓撲量子比特，這是一種不同于量子公司早期離子鏈量子比特和 IBM 超導量子比特的量子系統。
目前來(lái)看，雖然 Quantinuum 的方法模擬了非阿貝爾量子比特的拓撲行為，以利用“Borromean 環(huán)”對魯棒性的影響，但微軟正在追求由物理任意子本身構成的量子比特 —— 這種方法可以提供比 Quantinuum 這一方法更多的好處。
