清华新闻网7月2日电 近日西瓜影院快播，清华大学交叉信息究诘院邓东灵究诘组与浙江大学物理学院王浩华、宋超究诘组等和谐，在超导系统中初次制备了斐波那契非阿贝尔拓扑态并完了了斐波那契纵情子的编织操作。
图1.斐波那契纵情子编织默示图
当然界中常见的基础粒子分为玻色子和费米子两种，交换两个基础粒子的位置会导致系统波函数产生+1（玻色子，如光子）或-1（费米子，如电子）的相位。这是由于在三维空间中，粒子A绕粒子B一圈（等价于交换位置两次）的环路不错在不经过粒子B的情况下一语气变形至消释。这戒指了系统在粒子交换两次后必须回到当先的量子态，因此每交换一次系统波函数只可产生+1或-1的相因子，相应的粒子被称为玻色子或费米子，知足玻色-爱因斯坦或费米-狄拉克统计规章。而在二维空间中，粒子A绕粒子B一圈的环路无法在不经过粒子B的情况下一语气变形至消释，因此莫得粒子交换两次后必须回到当先的量子态的戒指。在此情形下，粒子的交换不错产生纵情的相位，这么的粒子被称作阿贝尔纵情子（Anyon），其交换位置的流程被称作编织（braiding）。更一般地，要是系统基态存在简并，交换两个粒子以致不错调动系统波函数的振幅，导致系统全体的幺正演化而非仅获取一个全局相位。这种粒子被称为非阿贝尔纵情子。
非阿贝尔纵情子的究诘具有进军基础表面意旨和潜在行使价值。此类粒子知足非阿贝尔统计规章，是与传统玻色子和费米子有着根蒂不同的奇异粒子。非阿贝尔纵情子亦然拓扑量子筹划的基石。在拓扑量子筹划中，量子门由非阿贝尔纵情子的编织完了，筹划终局的测量则由纵情子的交融（fusion）完成。纵情子的拓扑性质使得这种量子筹划机天生对局域过失免疫，提供了硬件层面的容错量子筹划决策。
尽管存在多种表面决策，非阿贝尔纵情子的本质完了相配繁难，直到频年来才出咫尺量子措置器上模拟非阿贝尔纵情子的使命。联系词之前所有模拟的非阿贝尔纵情子其编织操作所对应的量子门均不具备通用量子筹划的智商。而斐波那契纵情子则领有愈加复杂的统计性质，其本质完了更为繁难。斐波那契纵情子量子维度为黄金分割率1.618，与数学中的斐波那契序列息息有关（图1）。其编织能完了纵情量子门，不错用于构建通用的容错量子筹划机。
本质制备斐波那契非阿贝尔拓扑态以及完了斐波那契纵情子的编织操作被泛泛以为极为繁难。该本质取舍弦网凝合模子，通过几何变换使得超导量子芯片方形格子上的量子比特与弦网模子中蜂窝体式的“弦”相吻合（图2）。在该模子中，系统哈密顿量由所有涡旋算符Qv和所有块算符Bp之和组成，基态中所有的弦均为闭合，而引发态中斐波那契纵情子漫衍在开弦的两头（图2）。该本质使用了27个超导量子比特，单（双）比特门精度为99.96%（99.5%），通过115层量子透露制备了系统基态。
图2.正方格子上的弦网模子
在制备基态之后，本质通过将系统分红不同区域的步骤测量了拓扑纠缠熵，所得终局与表面预言吻合。在此基础上，本质通过弦算符操作产生了两对斐波那契纵情子并展示了其编织操作（图3）。本质联想了多种不同的编织步骤来测试斐波那契纵情子的特质（图3a），离别为：（i）斐波那契纵情子与其反粒子消释；（ii）编织调动交融终局；（iii）和（iv）交融终局同样考证Yang-Baxter方程；（v）测量斐波那契纵情子的量子维度。本质所得终局均与表面展望吻合得很好（图3b），其中凭据编制步骤（v）的本质终局所得的斐波那契纵情子量子维度为1.598，相配接近表面预言的黄金分割率1.618。
图3.以不同步骤编织斐波那契纵情子
算作拓扑量子筹划界限进军的基础模子，斐波那契纵情子的到手模拟与编织是完了通用拓扑量子筹划的基础。该究诘初次制备了斐波那契非阿贝尔拓扑态并完了了斐波那契纵情子的编织操作，向最终完了通用拓扑量子筹划迈出了进军一步。
7月1日，有关究诘效果以“量子措置器上斐波那契纵情子的非阿贝尔编织”（Non-Abelian braiding of Fibonacci anyons with a superconducting processor）为题，在线发表在《当然·物理》（Nature Physics）杂志。
清华大学交叉信息究诘院助理磨真金不怕火邓东灵、浙江大学物理学院磨真金不怕火王浩华和究诘员宋超为论文通信作家。浙江大学2021级博士生徐世波、王可，清华大学交叉信息究诘院博士后孙正之为论文共同第一作家。其他作家包括浙江大学超导量子筹划团队部分其他成员，清华大学交叉信息究诘院博士生李炜康、蒋文杰，以及南开大学陈省身数学究诘所副究诘员于立伟。技俩得到国度当然科学基金委、科技部、合肥国度本质室、清华大学笃实专项、上海期智究诘院等的扶植。
论文连结：
https://www.nature.com/articles/s41567-024-02529-6
供稿：交叉信息究诘院
我的尤物老婆题图联想：李娜
剪辑：李华山
审核：郭玲西瓜影院快播