研究人員用量子計算機創(chuàng)造出“任意子”
據(jù)英國《新科學家》周刊網(wǎng)站近日報道,研究人員用量子計算機創(chuàng)造出了一種人們尋找很久的、能記得自己過去的神秘粒子。這種被稱為“任意子”(anyon)的粒子可能在未來提高量子計算機的性能。 任意子與我們所知道的任何其他粒子都不同,因為它對自己的過去保持著某種記錄。通常情況下,像電子或光子那樣反復交換的粒子使它們完全可以互換,不可能區(qū)分已經(jīng)發(fā)生的交換。 但在上世紀70年代,物理學家就認識到,某些只能存在于二維空間的準粒子情況并非如此。顧名思義,準粒子不是真正的粒子,它們是表現(xiàn)得像粒子一樣的集體振動。 與其他粒子不同,交換任意子從根本上改變了這些準粒子,交換次數(shù)影響著它們的振動方式。一個被稱為“非阿貝爾任意子”(non-Abelian anyon)的特殊群體對它們自己被交換的順序“記憶猶新”,就像一根編織的繩子會保留股線交叉的順序那樣。但是,一條繩子的不同線頭交叉時是實體互動,而任意子則是通過奇怪的量子糾纏現(xiàn)象相互作用,其中粒子屬性在空間里密不可分。 這種固有的記憶和準粒子的量子特性,使非阿貝爾任意子成為量子計算的一種誘人方式,但過去在實驗中從未發(fā)現(xiàn)非阿貝爾任意子。 現(xiàn)在,匡蒂納姆量子計算公司的亨里克·德萊爾和同事們表示,他們已經(jīng)做到了這一點。研究人員研發(fā)了一種名為“H2”的新型量子處理器,用磁場和激光捕獲的鐿和鋇離子來創(chuàng)造量子計算機運行的基本模塊——量子比特。 然后,他們把這些量子比特糾纏在一個名為“可果美”晶格的形體中,這種環(huán)環(huán)相扣的連鎖星體在日本傳統(tǒng)的編織籃子中很常見。這就使量子比特具備了任意子預計會有的同樣的量子力學特性。當研究團隊以相當于移動任意子的方式調(diào)整量子比特之間的相互作用時,他們可以測試并確認任意子特性發(fā)生依賴于交換的獨特變化。 |