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科技日报记者 张佳欣

在去年10月发布在预印服务器arXiv上并于今年5月11日发表在《自然》杂志上的一篇论文中，谷歌“量子人工智能”团队宣布，他们首次使用超导量子处理器观察到了非阿贝尔任意子的特殊行为。

拓扑量子计算是通过缠绕非阿贝尔任意子的“世界线”来完成的。图片来源：谷歌量子人工智能

论文详细介绍了一个超导处理器中量子比特多体波函数托管的非阿贝尔任意子编织的实验观察。实验由谷歌“量子人工智能”团队在一个5×5量子比特超导量子处理器上进行，实验包含在一个跨越许多量子比特的量子纠错代码中创造缺陷。研究人员使用非阿贝尔编织法来创建纠缠态，为未来在量子计算或量子纠错中的应用提供了前景。

如何理解非阿贝尔任意子？想象一下，当有人展示两个相同的物体，然后要求观察者闭上眼睛。再次睁开眼睛后，如果还是看上去一模一样的物体，人们能否确定它们已被交换？直觉告诉人们，这无从判断。而量子力学允许一种奇异的事情发生：尽管完全相同，但它们两个何时被交换过，非阿贝尔任意子可能保留这一“记忆”。

这种“记忆”可被认为是时空中的一条连续线，即粒子的“世界线”。当两个非阿贝尔任意子交换时，它们的世界线相互缠绕。用正确的方式将它们包裹起来，产生的结和辫子就形成了拓扑量子计算机的基本操作。

本月早些时候，量子计算公司Quantinuum发布了另一项关于这一主题的研究，补充了谷歌最初的发现。这些新成果开辟了一条通向拓扑量子计算的新途径，其操作是通过将非阿贝尔任意子像辫子一样相互缠绕在一起来实现的，是量子纠错领域进展的一大里程碑。