Vísindamenn ná alhliða skammta-hliðum með framandi anyon-eindum á raunverulegum vélbúnaði

Vísindamenn hafa náð alhliða mengi skammta-hliða með því að flétta og sameina framandi kvasi-eindir sem kallast non-Abelian anyon-eindir á raunverulegum skammtaörgjörva, niðurstaða sem birt var í Nature þann 15. júlí. Tilraunin, sem framkvæmd var á 54-qubit H2 trapped-ion örgjörva Quantinuum, býður upp á nýja leið í átt að villuþolnum skammtatölvum sem eru í eðli sínu ónæmar fyrir villum.bioengineer+1

Vantar innihaldsefni fyrir topological tölvunarfræði

Topological skammtatölvunarfræði hefur lengi lofað leið til að vernda skammtaupplýsingar gegn staðbundnum suð sem hrjáir núverandi vélar, með því að kóða gögn í alþjóðlegum eiginleikum framandi ástanda efnis frekar en í viðkvæmum einstökum qubit-eindum. Fyrir einföldustu non-Abelian fasana var þó vitað að flétting anyon-einda ein og sér væri ófullnægjandi fyrir alhliða útreikninga — sum hlið voru enn utan seilingar.scienmag+1

Nýja rannsóknin, undir forystu Chiu Fan Bowen Lo við Harvard háskóla ásamt samstarfsaðilum frá Quantinuum, háskólanum í Chicago og öðrum stofnunum, lokar því bili með því að meðhöndla anyon-samruna — að sameina tvær anyon-eindir og lesa úr niðurstöðunni — sem virkt útreikningsskref frekar en óvirkan eiginleika. „Við sýndum fram á alhliða hliðamengi,“ sagði Ruben Verresen við háskólann í Chicago og útskýrði að það að geyma upplýsingar í kvikandi kvark-líkum frelsisgráðum og meðhöndla þær „gerir í raun kleift að framkvæma hvaða skammtaútreikning sem er“.arxiv+1

Að byggja topological tölvu á raunverulegum vélbúnaði

Teymið útbjó topological pantaða bylgjufall byggt á skammta-tvíli S3, minnsta non-Abelian hópnum, yfir 54 qubit-eindir á H2 örgjörvanum. Þeir kóðuðu rökrétta qutrit-eindir — þriggja þrepa skammtaeiningar — í óstaðbundnu samrunarými non-Abelian flux anyon-einda. Flétting þessara anyon-einda framleiddi flækjuaðgerðir, á meðan samruni skilaði sérstökum mæliaðgerðum; saman geta þessar frumstæður í grundvallaratriðum myndað hvaða skammtaumbreytingu sem er.quantumzeitgeist+3

Til að staðfesta nálgunina útbjuggu vísindamennirnir topological töfraástand, auðlind sem er nauðsynleg fyrir villuþolnar skammtaútreikningsáætlanir. Þeir sýndu einnig fram á föngun á einni non-Abelian anyon-eind á torus, sem sýnir fram á hringlaga samrunareglur sem liggja til grundvallar alhliða notagildi.inspirehep+2

Frá kenningu til stigvaxandi notkunar

Niðurstaðan byggir á fyrri áföngum Quantinuum, þar á meðal fyrstu sköpun og meðhöndlun á non-Abelian anyon-eindum á H2 árið 2023, verk sem síðar var birt í Nature árið 2024. Nýja greinin gengur lengra með því að sýna fram á að hægt sé að undirbúa lágmarks non-Abelian topological pantanir á skilvirkan hátt og að þær séu reiknilega alhliða — samsetning sem hafði ekki verið sýnd fram á á vélbúnaði.pubmed.ncbi.nlm.nih+3

Takmarkanir eru enn til staðar: fjöldi qubit-einda og samhengistímar takmarka enn umfang þeirra topological ástanda sem hægt er að ná. Framtíðarvinna mun einbeita sér að því að stækka kerfisstærðir til að rannsaka rökrétta villubúnaði og afkóðunaraðferðir. Samt sem áður endurskilgreinir sýningin hvað þarf til alhliða topological skammtaútreikninga — ekki bara ríkari anyon-tölfræði, heldur stýrðan samruna á raunverulegum tækjum.quantumzeitgeist