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【安徽日报】中科大在量子计算和量子模拟领域获重要进展 首次在
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记者9月12日从中国科学技术大学获悉,该校教授潘建伟及其同事苑震生凯时kb88账号注册、陈宇翱等人日前在国际上首次通过量子调控的方法,在超冷原子体系中发现拓扑量子物态中的准粒子——任意子凯时kb88账号注册,并证实任意子的分数统计特性凯时kb88账号注册凯时kb88账号注册,向着实现拓扑量子计算迈出重要一步凯时kb88账号注册凯时kb88账号注册凯时kb88账号注册凯时kb88账号注册。最新一期国际权威学术期刊《自然·物理学》刊发了该成果凯时kb88账号注册凯时kb88账号注册。
根据自旋的类别凯时kb88账号注册凯时kb88账号注册,基本粒子通常分为自旋为整数的玻色子(如光子)、自旋为半整数的费米子(如电子)。1977年,挪威科学家提出一个新理论:在二维空间中存在某种粒子凯时kb88账号注册,其行为服从介于玻色统计和费米统计之间的新的分数统计凯时kb88账号注册。由这类奇异粒子构成的物理系统凯时kb88账号注册凯时kb88账号注册,其波函数在两粒子坐标交换的情况下不体现对称或反对称性塑料膜电容器凯时kb88账号注册凯时kb88账号注册,而是获得一个任意的相位因子。
后来凯时kb88账号注册凯时kb88账号注册,美国物理学家凯时kb88账号注册凯时kb88账号注册、诺贝尔物理学奖得主维尔泽克将该类准粒子命名为“任意子”凯时kb88账号注册凯时kb88账号注册。任意子理论提出后不久凯时kb88账号注册凯时kb88账号注册,物理学家就在实验中捕捉到了它的踪迹。然而凯时kb88账号注册凯时kb88账号注册,如何直接实验观测任意子交换时产生的拓扑相位凯时kb88账号注册凯时kb88账号注册,进而验证其分数统计特性凯时kb88账号注册凯时kb88账号注册凯时kb88账号注册,一直是一个巨大的实验挑战凯时kb88账号注册。有学者提出一个大胆的设想,利用拓扑材料保护量子比特并操控材料中的任意子进行量子计算。理论研究表明,与此前最好的基于纠错码的量子计算相比凯时kb88账号注册,拓扑量子计算容错能力提升约3个数量级凯时kb88账号注册凯时kb88账号注册凯时kb88账号注册,达到了约1%凯时kb88账号注册。值得一提的是凯时kb88账号注册,该容错率目前实验技术能达到,这极大地激发了科学家们研制量子计算机的热情发射器凯时kb88账号注册。
超冷原子是指原子的温度接近绝对零度(零下273.15摄氏度)凯时kb88账号注册凯时kb88账号注册凯时kb88账号注册,这时原本状态不同的原子会凝聚到同一状态凯时kb88账号注册。十多年前凯时kb88账号注册,潘建伟研究团队就开始了对拓扑量子计算的研究凯时kb88账号注册。近期凯时kb88账号注册,他们创造性地搭建了新的实验系统并开发了独特的量子调控技术凯时kb88账号注册凯时kb88账号注册,研发了自旋依赖的超晶格系统来囚禁和操控超冷原子凯时kb88账号注册任意子凯时kb88账号注册凯时kb88账号注册凯时kb88账号注册,成功操控光晶格中约800个超冷原子凯时kb88账号注册凯时kb88账号注册,同时产生了约200个四原子自旋纠缠态凯时kb88账号注册。他们首次观测到了四体环交换相互作用凯时kb88账号注册,并通过微波反转原子自旋的方法合金晶体管,实现了任意子之间的编织交换过程,首次在光晶格体系中直接观测到任意子交换产生的分数拓扑相位凯时kb88账号注册。(记者 桂运安)