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中科大团队在光量子模拟和拓扑量子计算探讨中取得要紧进展

2021-8-16 11:59| 发布者: wdb| 查看: 41| 评论: 0|原作者: [db:作者]|来自: [db:来源]

摘要: 中科大团队在光量子模拟和拓扑量子计算探讨中取得要紧进展,更多技术资讯关注我们。
依据华夏科技大学官网信息,近日,中科大团队郭光灿团队李传锋、韩永建、许金时等人与英国利兹大学教授Jiannis Pachos合作,模拟展现了一个鉴于仲费米子零模编织操作和魔术态萃取实现拓扑量子计算的方法。探讨团队运用自助设置搭建的多形式光量子模拟器,探讨了仲费米子零模的量子统算和量子互文性质。实验结果显现仲费米子零模编织进程对局域噪声免疫,而且维持量子互文资源守恒,因而有望经过编织操作和魔术态萃取等伎俩发展普适、容错的量子计算。该探讨发表在世界知名学术期刊《PRX Quantum》上,并被选为编辑介绍文章。论文标题为“Topological Contextuality and Anyonic Statistics of Photonic-Encoded Parafermions”。“量子计算第一大的挑战是量子比特简单被外界干扰而失去量子性。对此,有两种解决思路:一个是经过纠错比特,另一个是经过物理体制提升抗干扰性。这两种其实不矛盾。日前从物理体制上能够实现必定水平抗干扰的是拓扑量子计算。”一名相干范畴的探讨者对全球新闻记者显示。拓扑量子计算须要“任意子”,这类准粒子节制在二维体积中。任意子可分为阿贝尔或非阿贝尔的。当两个非阿贝尔任意子位子交换时,体系波函数会经验一种幺正演化,因而,可经过任意子的编织操作结构容错的量子门,从而实现拓扑量子计算。实现非阿贝尔任意子最有期望的方向是马约拉纳零模(MZM)。然则,于今为止无实验能准确认证马约拉纳零模存留。除实验难题外,马约拉纳零模体制另有两个缺点:一是他们的编织不足以在拓扑庇护下实现通用量子门,二是一个名为准粒子中毒的体制可能会惨重下降其相关时间,从而作用该体制的量子计算能力。李传锋、韩永建、许金时等人在前期对于马约拉纳零模体制的事业根基上探讨了新款非阿贝尔任意子的性质。探讨组运用光量子模拟器探讨了马约拉纳零模的推广——仲费米子零模的特性。仲费米子零模具备三重简并的基态而且天然地免疫准粒子中毒等退相关要素。

光量子模拟探讨仲费米子编织和互文特性的概念图

探讨组借助一个非定域的数学切换,将一条包涵两个仲费米子零模的仲费米子链编码成一种多形式马赫-曾德尔干涉仪中光子的波函数。探讨组应用不同形式间光子的干涉以及相应激起形式的耗散,在光量子模拟器中展现了仲费米子零模的编织统算和拓扑抗噪性质。编织操作的进程保真度达到93.4%。仲费米子零模的编织操作自身只能实现一类称为Clifford的门操作。为了实现普适的量子计算,可行运用魔术态萃取生成non-Clifford门操作,而魔术态萃取的必需资源是量子互文性。探讨组发觉,仲费米子零模中的量子互文资源在局域噪声下遭到拓扑庇护差不多维持不变,况且在编织操作首尾,量子互文资源也是一种守恒量。因而可行在编织操作中穿插发展魔术态萃取,从而在仲费米子零模体制中实现容错的普适量子计算。论文显示,该探讨事业刻画了仲费米子零模的编织特性和量子互文性质,为拓扑量子计算的实现提供一个可以的物理门径。审稿人评价:该事业应用光子模拟器可靠地展现了仲费米子编织景象。探讨组已在该范畴发表了多篇论文,并正好引领一种新的探讨方向:应用光量子模拟来展现迄今为止在凝聚态体系中没有办法观测到的一系列凝聚态景象。