Создание неабелева топологического порядка и анионов на процессоре с захваченными ионами
В разработке, которая может сделать квантовые компьютеры менее подверженными ошибкам, группа физиков из Quantinuum, Калифорнийского технологического института и Гарвардского университета создала сигнатуру неабелевых анионов (нонабелионов) в квантовом компьютере особого типа. Команда опубликовала свои результаты на сервере препринтов arXiv.
Создание и управление неабелевыми волновыми функциями.
(a) Мы запутываем 27 ионов, чтобы создать основное и возбужденное состояния гамильтониана с топологическим порядком D 4 на решетке кагоме с периодическими граничными условиями.
(b) Его возбуждения выходят за пределы абелевых анионов, чье пространственно-временное плетение зависит только от попарного зацепления, примером чего являются e- и m-анионы торического кода.
(c) Мы создаем и управляем неабелевыми анионами m R, G, B , которые могут обнаруживать сплетение борромеанских колец с помощью энионной интерферометрии.
Кредит: arXiv (2023). DOI: 10.48550/arxiv.2305.03766
Поскольку ученые работают над проектированием и созданием действительно полезного квантового компьютера, одной из трудностей является попытка объяснить ошибки, которые вкрадываются. В этой новой попытке исследователи обратились за помощью к кому угодно.
Анионы — это квазичастицы, существующие в двух измерениях. Они не являются настоящими частицами, а вместо этого существуют как вибрации, которые действуют как частицы — некоторые их группы называются нонабелионами. Предыдущие исследования показали, что нонабелионы обладают уникальным и полезным свойством — они помнят часть своей собственной истории. Это свойство делает их потенциально полезными для создания менее подверженных ошибкам квантовых компьютеров. Но создавать, манипулировать и делать с ними полезные вещи в квантовом компьютере сложно. В этой новой работе команда приблизилась, создав физическую симуляцию ненабелиона в действии.
Исследование включало создание квантового компьютера на основе чипа, который создает электрические поля, способные улавливать ионы иттербия, которые затем используются для представления кубитов. В их конструкции захваченные ионы можно было перемещать, что позволяло им взаимодействовать при желании. Они использовали эту характеристику, чтобы запутать 32 иона в решетке в форме кагоме, все из которых имеют одно и то же квантовое состояние. Дополнительные манипуляции приводили кагоме в возбужденное состояние , что позволяло моделировать частицы со свойствами нонабелионов.
Затем команда проверила свою машину, чтобы убедиться, что смоделированные неабелионы работают точно так же, как настоящие, в тех же условиях — один из таких тестов включал перемещение неабелионов для создания колец Борромео — и это, как предполагает команда, показало, что их можно использовать для преодоления необходимость большей части исправления ошибок, обычно используемого в квантовых компьютерах.
