量子计算：在陷阱离子处理器上创建非阿贝尔拓扑序和任意子
majer @ 2023.05.23 , 02:35 下午为了使量子计算机更不容易出错，一组来自Quantinuum、加州理工学院和哈佛大学的物理学家在一种特殊类型的量子计算机中创造了非阿贝尔任意子(nonabelions)的特征。
科学家们努力设计和制造一台真正有用的量子计算机，儿其中一个困难就是解决其中出现的错误。在这项新的工作中，研究人员寻求任意子的帮助。
任意子是存在于二维空间中的准粒子。它们不是真正的粒子，而是像粒子一样存在的振动——其中一些被称为非阿贝尔任意子。先前的研究发现，非阿贝尔任意子具有一种独特而有用的性质——它们记住了自己的一些历史。这种性质使它们可能用于制造更不容易出错的量子计算机。但是在量子计算机中用它们创建、操纵和做有用的事情是具有挑战性的任务。在这项新的工作中，该团队已经接近目标，他们创造了非阿贝尔任意子的物理模拟。
该研究涉及制造一种基于芯片的量子计算机，该芯片产生电场，可以捕获钇离子，这些离子被用来表示量子比特。在他们的设计中，被捕获的离子可以移动，允许它们根据需要相互作用。他们利用这种特性将32个离子以kagome形式排列在一个晶格中，所有这些离子都共享相同的量子态。通过额外的操纵，他们将kagome置于一个激发态，允许模拟具有非阿贝尔任意子性质的粒子。
然后，该团队测试了他们的机器，以确保模拟的非阿贝尔任意子表现得就像在同样条件下真正存在的实体一样——其中一个测试涉及移动非阿贝尔任意子来创建Borromean环——而且，该团队认为，这表明它们可能被用来克服量子计算机中通常涉及到的大部分错误校正。
更多信息：Mohsin Iqbal等人，Creation of Non-Abelian Topological Order and Anyons on a Trapped-Ion Processor, arXiv (2023)，arXiv(2023)。DOI: 10.48550/arxiv.2305.03766
https://phys.org/news/2023-05-nonabelions-quantum-prone-errors.html
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一个字也没有看懂
这是我之前看过的一个关于可编程量子材料的介绍。来自Rice的Kaden Hazzard，把很多基础都回顾了一遍。
https://www.koushare.com/video/videodetail/50532
我看phys.org原文也有的地方讲的有点模糊不太对……
特别讲一下这段译文“他们利用这种特性将32个离子以kagome形式排列在一个晶格中，所有这些离子都共享相同的量子态。通过额外的操纵，他们将kagome置于一个激发态，允许模拟具有非阿贝尔任意子性质的粒子”
首先kagome是笼目，一种竹篮及其纹样，就是正六边形外接6个正三角形再接正六边形，这样的网格。
文中所说的“非阿贝尔任意子”就是晶格上的一种量子激发态（可想象成声子，虽然差很远），已知可以在上述笼目晶格中找到这种激发。
作者考虑的是由27个节点（量子比特）构成的笼目晶格，只要设定好周期边界条件，就在一定程度上等价于更大的一般性的笼目晶格。
论文说，为了模拟这27个量子比特的行为，在他们使用的 Quantinuum H2 量子处理器上，算法优化后至少也需要30个量子比特（30个钇离子），文章说的“32个离子”其实 Quantinuum H2 量子处理器的全部量子比特，实际没有全部用上。
所以，再回头看那段译文，第一个问题是所谓“kagome形式”应该是“笼目晶格”而且只有27个节点，而实验中真正操控的那30个钇离子并没有排成晶格，只不过这些离子的量子纠缠完全等价于它所模拟的笼目晶格；第二个问题是“所有这些离子都共享相同的量子态”不太对，我不知道phys.org为什么会这么写，兴许还有什么深意，但按道理说应该是“所有这些离子共同组成一个量子态”；第三个问题是“被置于激发态上”的笼目晶格本身就是在量子处理器上被模拟出来的，并不是笼目晶格去模拟任意子，而是在 *被* 模拟出来的笼目晶格上创造了一个任意子（就像说“固体晶格中有一个声子”，而不会说“固体晶格模拟了一个声子”）。
嗯，原来是这样呢，我已经完全懂了呢