量子處理器上首次造出任意子 有望促進(jìn)容錯(cuò)量子計(jì)算機(jī)開發(fā)

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據(jù)《自然》網(wǎng)站9日?qǐng)?bào)道，美國(guó)Quantinum量子計(jì)算公司研究人員稱，他們首次在量子處理器上“制造出”了任意子(Anyons)，這一成果有望促進(jìn)容錯(cuò)量子計(jì)算機(jī)的研發(fā)。相關(guān)報(bào)告已經(jīng)提交論文預(yù)印本網(wǎng)站。

組成物質(zhì)世界的基本粒子通常根據(jù)其攜帶的自旋分為兩類：自旋為整數(shù)的玻色子(如光子)和自旋為半整數(shù)的費(fèi)米子(如電子)，但1977年兩位挪威科學(xué)家提出一個(gè)令人驚訝的新理論：在二維空間中存在某種粒子，其行為服從介于玻色統(tǒng)計(jì)和費(fèi)米統(tǒng)計(jì)之間的新的分?jǐn)?shù)統(tǒng)計(jì)。美國(guó)物理學(xué)家、諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)得主維爾澤克將這類準(zhǔn)粒子命名為任意子。

物理學(xué)家預(yù)測(cè)，當(dāng)任意子交換位置或相互循環(huán)(編織)時(shí)，準(zhǔn)粒子的量子態(tài)就會(huì)改變。編織某些類型的任意子可能是構(gòu)建更好量子計(jì)算機(jī)的有用技術(shù)。當(dāng)前的量子計(jì)算機(jī)極易出錯(cuò)，而編織過的任意子在存儲(chǔ)信息上可更好地不受錯(cuò)誤干擾，這使其有助科學(xué)家開發(fā)更具容錯(cuò)能力的量子計(jì)算機(jī)。

在最新研究中，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磁場(chǎng)和激光捕獲來創(chuàng)造量子比特。研究團(tuán)隊(duì)將這些量子比特編織成籠目圖案(一個(gè)由交錯(cuò)的三角形組成的網(wǎng)絡(luò))，得到量子比特的量子力學(xué)特性與預(yù)測(cè)的任意子相同。

普渡大學(xué)實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家米歇爾·曼夫拉認(rèn)為，盡管最新研究結(jié)果令人印象深刻，但并沒有真正產(chǎn)生任意子，只是模擬了它們的一些性質(zhì)。不過，研究人員表示，粒子的行為符合定義，它們?nèi)匀豢沙蔀榱孔佑?jì)算的基礎(chǔ)。