研究人員用量子計(jì)算機(jī)創(chuàng)造出“任意子”
據(jù)英國(guó)《新科學(xué)家》周刊網(wǎng)站近日?qǐng)?bào)道,研究人員用量子計(jì)算機(jī)創(chuàng)造出了一種人們尋找很久的、能記得自己過(guò)去的神秘粒子。這種被稱為“任意子”(anyon)的粒子可能在未來(lái)提高量子計(jì)算機(jī)的性能。 任意子與我們所知道的任何其他粒子都不同,因?yàn)樗鼘?duì)自己的過(guò)去保持著某種記錄。通常情況下,像電子或光子那樣反復(fù)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(jì)70年代,物理學(xué)家就認(rèn)識(shí)到,某些只能存在于二維空間的準(zhǔn)粒子情況并非如此。顧名思義,準(zhǔn)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(dòng)。 與其他粒子不同,交換任意子從根本上改變了這些準(zhǔn)粒子,交換次數(shù)影響著它們的振動(dòng)方式。一個(gè)被稱為“非阿貝爾任意子”(non-Abelian anyon)的特殊群體對(duì)它們自己被交換的順序“記憶猶新”,就像一根編織的繩子會(huì)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(shí)是實(shí)體互動(dòng),而任意子則是通過(guò)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(zhǔn)粒子的量子特性,使非阿貝爾任意子成為量子計(jì)算的一種誘人方式,但過(guò)去在實(shí)驗(yàn)中從未發(fā)現(xiàn)非阿貝爾任意子。 現(xiàn)在,匡蒂納姆量子計(jì)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(diǎn)。研究人員研發(fā)了一種名為“H2”的新型量子處理器,用磁場(chǎng)和激光捕獲的鐿和鋇離子來(lái)創(chuàng)造量子計(jì)算機(jī)運(yùn)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(gè)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(jiàn)。這就使量子比特具備了任意子預(yù)計(jì)會(huì)有的同樣的量子力學(xué)特性。當(dāng)研究團(tuán)隊(duì)以相當(dāng)于移動(dòng)任意子的方式調(diào)整量子比特之間的相互作用時(shí),他們可以測(cè)試并確認(rèn)任意子特性發(fā)生依賴于交換的獨(dú)特變化。 |