研究人员用量子计算机创造出“任意子”

据英国《新科学家》周刊网站近日报道，研究人员用量子计算机创造出了一种人们寻找很久的、能记得自己过去的神秘粒子。这种被称为“任意子”(anyon)的粒子可能在未来提高量子计算机的性能。 N = LM?(H
 
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任意子与我们所知道的任何其他粒子都不同，因为它对自己的过去保持着某种记录。通常情况下，像电子或光子那样反复交换的粒子使它们完全可以互换，不可能区分已经发生的交换。 A&?}w_|9  
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但在上世纪70年代，物理学家就认识到，某些只能存在于二维空间的准粒子情况并非如此。顾名思义，准粒子不是真正的粒子，它们是表现得像粒子一样的集体振动。 jfUJ37zNZr  
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与其他粒子不同，交换任意子从根本上改变了这些准粒子，交换次数影响着它们的振动方式。一个被称为“非阿贝尔任意子”(non-Abelian anyon)的特殊群体对它们自己被交换的顺序“记忆犹新”，就像一根编织的绳子会保留股线交叉的顺序那样。但是，一条绳子的不同线头交叉时是实体互动，而任意子则是通过奇怪的量子纠缠现象相互作用，其中粒子属性在空间里密不可分。 &<au/^F  
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这种固有的记忆和准粒子的量子特性，使非阿贝尔任意子成为量子计算的一种诱人方式，但过去在实验中从未发现非阿贝尔任意子。 ll^DY hx}  
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现在，匡蒂纳姆量子计算公司的亨里克·德莱尔和同事们表示，他们已经做到了这一点。研究人员研发了一种名为“H2”的新型量子处理器，用磁场和激光捕获的镱和钡离子来创造量子计算机运行的基本模块——量子比特。 1SW4Y  
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然后，他们把这些量子比特纠缠在一个名为“可果美”晶格的形体中，这种环环相扣的连锁星体在日本传统的编织篮子中很常见。这就使量子比特具备了任意子预计会有的同样的量子力学特性。当研究团队以相当于移动任意子的方式调整量子比特之间的相互作用时，他们可以测试并确认任意子特性发生依赖于交换的独特变化。 uBmxh%]C~  
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牛津大学的史蒂文·西蒙说：“这是第一个能够做到这一点的令人信服的测试，因此，这将是你会称之为‘非阿贝尔拓扑次序’的第一个案例。”他说，你可以用量子计算机来研究任意子这一事实，对于想要更好地了解这种奇异物质状态的研究人员来说也很有用。 cd!|Ne>fe  
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但并非所有人都同意匡蒂纳姆量子计算公司不只是模拟了而是实际创造了非阿贝尔任意子。英国利兹大学的扬尼斯·帕乔斯说：“我知道他们对自己的工作非常兴奋，他们应该兴奋，但这还只是一个模拟。”他说，这意味着它可能缺乏真东西的某些特性。 P5xI  
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德莱尔则持不同看法。他认为，任意子的准粒子性质意味着，模拟与真东西完全一样。德莱尔说：“这些任意子的一个违反直觉的特性就是它们并不是真正的有形物质，它们不在乎它们是由什么构成的。它们只是关于信息与纠缠——所以，如果你有任何可以创造那种纠缠的系统，你就可以创造相同类型的任意子。”