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实验首次观测到奇异物理现象,助量子计算机容错性实现突破

2019年10月7日7:04 环球解密

    麻省理工学院(MIT)近日发表在《科学》(Science)期刊上的研究称,首次观测到一种奇异的物理现象,有助于量子计算机在容错性上实现突破。

    量子计算机的高错误率是目前其发展道路上的一大障碍。这份研究称,经过几十年的尝试,首次观测到了非阿尔贝(non-Abelian)的阿哈罗诺夫-玻姆效应(Aharonov-Bohm Effect,简称A-B效应)——一种包括光波、合成磁场和时间反转这些因素的罕见物理现象。

    阿尔贝(Abelian)和非阿尔贝是规范场(gauge field)理论中的两种类别。前者表示调换中间的过程,结果仍是一样的规范,也称为可交换(commutative);后者则表示不可交换,即过程出现变换将导致结果的不同。

    A-B效应是量子力学史上的重要实验,但是在这份研究之前,研究者无法:

    ● 在实验室创造非阿尔贝条件;

    ● 即便创造了非阿尔贝条件,也无法探测其可能产生的效应。

    这份研究称,他们成功解决了这两个问题。

    研究者之一MIT的物理学教授马林.索亚奇奇(Marin Soljačić)说,他们的团队设计的这个实验“将启发使用光子、极化子、量子气体和超导量子位的量子模拟中实现罕见的量子拓扑相位。”

    索亚奇奇还说,他们合成的非阿尔贝规范场生成了非阿尔贝贝瑞相位(Berry phase),“与相互作用的结合,将来可能可以作为量子计算机容错的平台”。

    不过索亚奇奇承认,目前这个实验主要还在基础理论研究阶段,要实现多种应用,还需要突破很多难点。

    首先,要实现量子计算机的应用,这个实验需将范围从单设备扩大到阵列设备。再者,要将实验中使用的激光束换成单个光子源。

    没有参与这份研究的同行、哈佛大学的物理教授艾甚文.维甚万那(Ashvin Vishwanath)对这份研究给予很高的评价:“非阿尔贝贝瑞相位是揭开很多现代物理学谜题的理论明珠。我希望这份研究既能直接奠基构建更复杂的架构,或间接启发他人的研究。”

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