記者從中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)獲悉，該校郭光燦院士團(tuán)隊李傳鋒、韓永建、許金時等人與合作者研究發(fā)現(xiàn)：仲費米子零模編織過程對局域噪聲免疫，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、容錯的量子計算。該成果8月9日以研究長文的形式在線發(fā)表在美國物理學(xué)會期刊《PRX量子》上，并被選為編輯推薦文章。

在實現(xiàn)拓?fù)?span id="gko6yoe2a" class="keyword">量子計算的過程中，馬約拉納零模的實驗制備一直是研究熱點，但迄今為止仍然沒有實驗?zāi)苊鞔_驗證它的存在。除實驗困難外，馬約拉納零模體系還有兩個缺點：一是它們的編織不足以在拓?fù)浔Ｗo(hù)下實現(xiàn)通用量子門;二是一種名為準(zhǔn)粒子中毒的機制可能會嚴(yán)重降低其相干時間，從而影響該體系的量子計算能力。

科研團(tuán)隊在前期關(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，將一條包含兩個仲費米子零模的仲費米子鏈編碼成一個多模式馬赫—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)了仲費米子零模的編織統(tǒng)計和拓?fù)淇乖?span id="gko6yoe2a" class="keyword">性質(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，從而在仲費米子零模體系中實現(xiàn)容錯的普適量子計算。

該成果為拓?fù)?span id="gko6yoe2a" class="keyword">量子計算的實現(xiàn)提供一種可行的物理途徑。審稿人高度評價：“不僅展示了全新的物理機制，而且擴(kuò)展了他們先前對馬約拉納費米子體系的研究。”

(記者吳長鋒)