文/陳根日前，據(jù)《自然》雜志最新發(fā)表的論文，谷歌使用他們的超導(dǎo)量子處理器觀察非阿貝爾任意子的奇特行為，并展示了如何使用這種現(xiàn)象來執(zhí)行量子計算。緊隨其后，量子計算公司Quantinuum發(fā)布的研究成果補(bǔ)充了谷歌的初步發(fā)現(xiàn)。這些研究成果為拓?fù)淞孔佑嬎汩_辟了一條新途徑，其中的操作是通過將非阿貝爾任意子纏繞在一起來實(shí)現(xiàn)的，就像編織中的繩子一樣。所謂非阿貝爾任意子，是一種在拓?fù)淞孔佑嬎愫屯負(fù)淞孔訄稣撝幸饛V泛研究的粒子模型。任意子是在二維和更高維度的拓?fù)湎到y(tǒng)中，存在的一種不同于玻色子和費(fèi)米子的粒子。作為量子力學(xué)中的一類統(tǒng)計粒子，非阿貝爾任意子是一種特殊類型的任意子，其統(tǒng)計交換行為不僅取決于交換的順序，還取決于粒子的內(nèi)部狀態(tài)。同時，非阿貝爾任意子也被認(rèn)為是一種穩(wěn)定的量子比特，可以用于實(shí)現(xiàn)拓?fù)淞孔佑嬎愕娜蒎e性。拓?fù)淞孔佑嬎闶且环N新型的量子計算模型，通過利用拓?fù)湫再|(zhì)來儲存和操作量子信息。非阿貝爾任意子作為拓?fù)淞孔颖忍氐妮d體，具有一些特殊的性質(zhì)，例如它們的量子態(tài)可以被糾纏編碼并保護(hù)免受環(huán)境的擾動。“首次觀察到非阿貝爾任意子的奇異行為，確實(shí)突出了我們現(xiàn)在可以使用量子計算機(jī)訪問的令人興奮的現(xiàn)象類型?！惫雀枇孔覣I團(tuán)隊成員Trond I. Andersen說，難以想象本不可能看到的兩個相同的物體是否來回交換，卻有可能被非阿貝爾任意子打破這一規(guī)則。量子力學(xué)支持這種觀點(diǎn)，但僅限于在三維世界。如果嫁接到二維平面內(nèi)，量子力學(xué)將允許一些奇怪的事情發(fā)生：非阿貝爾任意子保留著一種記憶，盡管它們完全相同，但可以分辨出它們中的兩個何時被交換了。在一系列實(shí)驗(yàn)中，谷歌的研究人員觀察了非阿貝爾任意子的行為，以及它們?nèi)绾闻c更普通的阿貝爾任意子相互作用；而將兩種類型的粒子相互纏繞在一起則會產(chǎn)生奇怪的現(xiàn)象：粒子神秘地消失、重新出現(xiàn)，并在它們相互纏繞并碰撞時從一種類型轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N類型。研究團(tuán)隊觀察到非阿貝爾任意子的標(biāo)志：當(dāng)其中兩個交換時，會導(dǎo)致其系統(tǒng)的量子態(tài)發(fā)生可測量的變化，這是一種以前從未觀察到的驚人現(xiàn)象。同時，研究團(tuán)隊還展示了如何在量子計算中使用非阿貝爾任意子的編織。通過將幾個非阿貝爾任意子編織在一起，他們能夠創(chuàng)建一種眾所周知的量子糾纏態(tài)——Greenberger-Horne-Zeilinger態(tài)。“看看非阿貝爾任意子在未來如何用于量子計算，以及它們的奇特行為是否能成為容錯拓?fù)淞孔佑嬎愕年P(guān)鍵，將是一件非常有趣的事情。”谷歌量子AI團(tuán)隊的Trond Andersenyu說。
