記者從中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)獲悉，該校郭光燦院士團(tuán)隊(duì)李傳鋒、韓永建、許金時(shí)等人與合作者研究發(fā)現(xiàn)：仲費(fèi)米子零模編織過程對(duì)局域噪聲免疫，并且保持量子互文資源守恒，因此有望通過編織操作和魔術(shù)態(tài)萃取等手段進(jìn)行普適、容錯(cuò)的量子計(jì)算。該成果8月9日以研究長(zhǎng)文的形式在線發(fā)表在美國(guó)物理學(xué)會(huì)期刊《PRX量子》上，并被選為編輯推薦文章。

在實(shí)現(xiàn)拓?fù)淞孔佑?jì)算的過程中，馬約拉納零模的實(shí)驗(yàn)制備一直是研究熱點(diǎn)，但迄今為止仍然沒有實(shí)驗(yàn)?zāi)苊鞔_驗(yàn)證它的存在。除實(shí)驗(yàn)困難外，馬約拉納零模體系還有兩個(gè)缺點(diǎn)：一是它們的編織不足以在拓?fù)浔Ｗo(hù)下實(shí)現(xiàn)通用量子門；二是一種名為準(zhǔn)粒子中毒的機(jī)制可能會(huì)嚴(yán)重降低其相干時(shí)間，從而影響該體系的量子計(jì)算能力。

科研團(tuán)隊(duì)在前期關(guān)于馬約拉納零模體系的工作基礎(chǔ)上，使用光量子模擬器研究了仲費(fèi)米子零模的特性，借助一種非定域的數(shù)學(xué)變換，將一條包含兩個(gè)仲費(fèi)米子零模的仲費(fèi)米子鏈編碼成一個(gè)多模式馬赫—曾德爾干涉儀中光子的波函數(shù)。利用不同模式間光子的干涉以及相應(yīng)激發(fā)模式的耗散，研究人員在光量子模擬器中展現(xiàn)了仲費(fèi)米子零模的編織統(tǒng)計(jì)和拓?fù)淇乖胄再|(zhì)。編織操作的過程保真度達(dá)到93.4%。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，仲費(fèi)米子零模中的量子互文資源在局域噪聲下受到拓?fù)浔Ｗo(hù)幾乎保持不變，而且在編織操作前后，量子互文資源也是一個(gè)守恒量。因此可以在編織操作中穿插進(jìn)行魔術(shù)態(tài)萃取，從而在仲費(fèi)米子零模體系中實(shí)現(xiàn)容錯(cuò)的普適量子計(jì)算。

該成果為拓?fù)淞孔佑?jì)算的實(shí)現(xiàn)提供一種可行的物理途徑。審稿人高度評(píng)價(jià)：“不僅展示了全新的物理機(jī)制，而且擴(kuò)展了他們先前對(duì)馬約拉納費(fèi)米子體系的研究。”

發(fā)布時(shí)間：2021年8月10日

（來源：科技日?qǐng)?bào)）