從中國科學技術大學獲悉，該校郭光燦院士團隊在量子模擬研究中取得重要進展。該團隊李傳鋒、許金時、韓永建等人與其合作者利用自主研制的光學量子模擬器研究馬約拉納零模的非阿貝爾交換特性，實現(xiàn)了具有拓撲特性的非阿貝爾幾何相位，并演示了拓撲量子計算的普適量子門操作。該成果10月19日在線發(fā)表在國際權威期刊《科學·進展》上。 ]&D=*:c  
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　　馬約拉納零模是近年來物理學的研究熱點。李傳鋒研究組在前期量子模擬單個Kitaev鏈上的兩個馬約拉納零模的交換操作[Nature Communications 7,13194 (2016)]基礎上，進一步提升自主研制的光學量子模擬器的性能，實現(xiàn)了對兩條Kitaev鏈上四個馬約拉納零模交換操作的量子模擬。通過Jordan-Wigner變換，將支持四個馬約拉納零模的費米系統(tǒng)映射到一個六粒子的自旋系統(tǒng)，并利用光子的空間模式對自旋系統(tǒng)進行編碼。而不同馬約拉納零模之間的交換則通過一系列耗散過程實現(xiàn)。這些耗散過程提供了對應自旋之間的有效相互作用。兩條Kitaev鏈上的四個馬約拉納零�？梢跃幋a一個量子比特。利用交換過程，研究組成功地模擬了編碼比特上具有拓撲保護特性的Hadamard門和相位門。并且這兩個量子門是非對易的，從而驗證了幾何相位的非阿貝爾特性。 /)K;XtcN  
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　　馬約拉納零模系統(tǒng)的交換操作并不能實現(xiàn)普適的拓撲量子計算。為實現(xiàn)普適量子門操作，研究組通過將兩個馬約拉納零模移動到同一位置并施加適當?shù)膶崟r演化，實現(xiàn)了相位門。 Hadamard門、和相位門組成了完備的單比特門操作。在通過交換實現(xiàn)的Hadamard門和相位門中，兩個馬約拉納零�？偸翘幱诓煌�的位置，它們對局域的擾動是免疫的，具有拓撲保護特性。而在相位門中兩個馬約拉納零模會處于同一位置，對此處的局域擾動無法免疫，因而，它不具有拓撲保護性(原則上，此處的局域擾動可通過糾錯解決，不會破會拓撲量子計算過程)。研究組通過在不同的位置施加相位噪聲和反轉(zhuǎn)噪聲，實驗驗證了這一重要特性。實驗搭建的16模式的空間級聯(lián)干涉儀有很好的相位穩(wěn)定性，各類門操作的保真度均大于92%。 1HAnOy0   
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　　這項工作展示了馬約拉納零模的基本性質(zhì)，驗證了基于馬約拉納零模的拓撲量子計算的基本原理，并進一步拓展了光學量子模擬器的模擬能力。該論文共同第一作者是許金時教授和孫凱特任副研究員。