第413章 系统科技树的启发(3 / 6)

标签是——“拓扑量子计算(理论框架概述与可行性展望)”。

子节点的标签则是——“非阿贝尔任意子(基本统计性质与编织规则初步)”。

“拓扑量子计算……非阿贝尔任意子……”秦风的心跳不由自主地加速了,眼中爆发出比刚才更加炽热的光芒。

这两个名词,他并不陌生。在之前“扫荡”凝聚态物理和高等量子理论的文献时,他曾多次与它们“擦肩而过”,并对它们留下了极其深刻的印象。他知道,这是一种极具革命性、被誉为“量子计算终极方案”之一,但同时实现难度也极高、甚至有些“虚无缥缈”的量子计算方案。

其核心思想,是将量子信息编码在某些特殊的二维量子系统(例如分数量子霍尔效应系统、特定的拓扑超导体、或者某些人工设计的量子材料)的“拓扑性质”之中,而不是像传统量子计算机那样编码在单个量子比特(如电子自旋、光子偏振、囚禁离子能级等)的局域物理自由度上。

“拓扑性质……对局域扰动不敏感……免疫退相干……”秦风的脑海中,这些关键词如同闪电般划过,“这不就是对抗量子退相干这个‘量子计算阿喀琉斯之踵’的终极武器吗?!”

他之前在物理学院研讨会上提出的那个“秦风猜想”,试图通过高维希尔伯特空间投影来“内化”和“驯服”环境噪声,从而保护量子信息。而拓扑量子计算,则从另一个更加根本、也更加优雅的角度,提供了一种“天生免疫”大部分局域退相干效应的解决方案!

因为拓扑性质,顾名思义,是物体在连续形变下保持不变的性质。例如,一个咖啡杯和一个甜甜圈,在拓扑学家眼中是等价的(它们都有一个“洞”),无论你怎么揉捏它们(只要不撕裂或粘合),这个“洞”的数量都不会改变。同样,如果量子信息被编码在这种全局的、离散的、受拓扑保护的自由度上,那么,除非发生足以改变系统整体拓扑结构的“灾难性”事件(例如温度过高导致拓扑物态融化,或者引入了破坏拓扑序的强扰动),否则,那些局域的、微小的环境噪声和操作误差,将很难对编码的量子信息造成破坏!

“如果说传统的量子比特像是暴露在狂风暴雨中的精密仪器,需要小心翼翼地用各种复杂的纠错码来保护,那么拓扑量子比特,就好像是刻在坚不可摧的‘诺亚方舟’上的信息,任凭外界风吹雨打,它自岿然不动!”秦风的呼吸都变得有些急促起来。这简直是太完美了!这与他IECU原理中追求“最小熵增”、“近乎可逆计算”、“最大化计算效率极限”的目标,不谋而合!

而实现这种“梦幻般”的拓扑量子计算的关键,就在于那些如同物理学幽灵般存在的、既神秘又强大的“非阿贝尔任意子”(Non-AbelianAnyons)。

这些既不是我们熟悉的玻色子(交换两个全同粒子波函数不变)也不是费米子(交换两个全同粒子波函数反号)的奇异准粒子,被理论预言存在于某些二维拓扑物态的激发谱之中(例如某些分数量子霍尔态的边缘激发,或者某些p波超导体的马约拉纳费米子)。

与我们熟知的玻色子和费米子(它们都属于“阿贝尔任意子”,交换它们只会给波函数带来一个简单的相位因子)不同,当两个或多个“非阿贝尔任意子”在二维平面上相互交换

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