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

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