從中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)獲悉，該校郭光燦院士團(tuán)隊(duì)在量子模擬研究中取得重要進(jìn)展。該團(tuán)隊(duì)李傳鋒、許金時(shí)、韓永建等人與其合作者利用自主研制的光學(xué)量子模擬器研究馬約拉納零模的非阿貝爾交換特性，實(shí)現(xiàn)了具有拓?fù)涮匦缘姆前⒇悹枎缀蜗辔�，并演示了拓�(fù)淞孔佑?jì)算的普適量子門(mén)操作。該成果10月19日在線(xiàn)發(fā)表在國(guó)際權(quán)威期刊《科學(xué)·進(jìn)展》上。 _s,svQ8#  
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　　馬約拉納零模是近年來(lái)物理學(xué)的研究熱點(diǎn)。李傳鋒研究組在前期量子模擬單個(gè)Kitaev鏈上的兩個(gè)馬約拉納零模的交換操作[Nature Communications 7,13194 (2016)]基礎(chǔ)上，進(jìn)一步提升自主研制的光學(xué)量子模擬器的性能，實(shí)現(xiàn)了對(duì)兩條Kitaev鏈上四個(gè)馬約拉納零模交換操作的量子模擬。通過(guò)Jordan-Wigner變換，將支持四個(gè)馬約拉納零模的費(fèi)米系統(tǒng)映射到一個(gè)六粒子的自旋系統(tǒng)，并利用光子的空間模式對(duì)自旋系統(tǒng)進(jìn)行編碼。而不同馬約拉納零模之間的交換則通過(guò)一系列耗散過(guò)程實(shí)現(xiàn)。這些耗散過(guò)程提供了對(duì)應(yīng)自旋之間的有效相互作用。兩條Kitaev鏈上的四個(gè)馬約拉納零�？梢跃幋a一個(gè)量子比特。利用交換過(guò)程，研究組成功地模擬了編碼比特上具有拓?fù)浔Ｗo(hù)特性的Hadamard門(mén)和相位門(mén)。并且這兩個(gè)量子門(mén)是非對(duì)易的，從而驗(yàn)證了幾何相位的非阿貝爾特性。 4!|ar?Zy  
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　　馬約拉納零模系統(tǒng)的交換操作并不能實(shí)現(xiàn)普適的拓?fù)淞孔佑?jì)算。為實(shí)現(xiàn)普適量子門(mén)操作，研究組通過(guò)將兩個(gè)馬約拉納零模移動(dòng)到同一位置并施加適當(dāng)?shù)膶?shí)時(shí)演化，實(shí)現(xiàn)了相位門(mén)。 Hadamard門(mén)、和相位門(mén)組成了完備的單比特門(mén)操作。在通過(guò)交換實(shí)現(xiàn)的Hadamard門(mén)和相位門(mén)中，兩個(gè)馬約拉納零模總是處于不同的位置，它們對(duì)局域的擾動(dòng)是免疫的，具有拓?fù)浔Ｗo(hù)特性。而在相位門(mén)中兩個(gè)馬約拉納零模會(huì)處于同一位置，對(duì)此處的局域擾動(dòng)無(wú)法免疫，因而，它不具有拓?fù)浔Ｗo(hù)性(原則上，此處的局域擾動(dòng)可通過(guò)糾錯(cuò)解決，不會(huì)破會(huì)拓?fù)淞孔佑?jì)算過(guò)程)。研究組通過(guò)在不同的位置施加相位噪聲和反轉(zhuǎn)噪聲，實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了這一重要特性。實(shí)驗(yàn)搭建的16模式的空間級(jí)聯(lián)干涉儀有很好的相位穩(wěn)定性，各類(lèi)門(mén)操作的保真度均大于92%。 SQx):L)P6  
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　　這項(xiàng)工作展示了馬約拉納零模的基本性質(zhì)，驗(yàn)證了基于馬約拉納零模的拓?fù)淞孔佑?jì)算的基本原理，并進(jìn)一步拓展了光學(xué)量子模擬器的模擬能力。該論文共同第一作者是許金時(shí)教授和孫凱特任副研究員。