非阿贝尔任意子现身

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人们一直在寻找一种能记住自己的过去的神秘粒子，这种粒子是用量子计算机创造出来的。这种被称为任意子的粒子可以在未来提高量子计算机的性能。

任意子不同于人们所知的其他粒子，因为它记录了自己的位置。通常情况下，重复交换电子或光子等粒子会使它们完全可交换，因此无法判断交换是否发生。

20世纪70年代，物理学家意识到，对于某些只能存在于二维空间的准粒子（他们称为任意子）来说，情况并非如此。准粒子，顾名思义，并不是真正的粒子，而是表现出像粒子一样的集体振动。

与其他粒子不同，交换任意子会从根本上改变它们，交换的次数则会影响它们的振动方式。一种名为非阿贝尔任意子的特殊群体，记住了它们交换的顺序，就像一根编织的绳子保持了其两股线交叉的顺序。但是，当编织绳子的线在物理上相互作用时，任意子通过奇怪的纠缠量子现象相互作用。在纠缠量子现象中，粒子的性质在空间中密不可分。

这种固有的记忆、准粒子的量子性质，使非阿贝尔任意子成为一种有吸引力的量子计算方式，但它们从未在实验中被发现。

现在，量子计算公司Quantinuum的Henrik Dryer和同事报告说他们已经做到了。5月5日，相关论文发表于预印本平台arXiv。

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图片来源：Quantinuum

研究人员开发了一种名为H2的新型量子处理器。该处理器使用磁场和激光捕获的镱和钡离子来创建量子位（或量子比特），后者是量子计算机的基本组成部分。

之后，他们将这些量子比特纠缠在一种名为Kagome晶格的结构中。这使得量子比特的量子力学性质与预测的任意子相同。当研究人员以一种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，便可以测试并确认任意子性质的独特交换依赖性变化。

“这是第一个做到这一点的令人信服的测试。”英国牛津大学的Steven Simon说。

不过，并不是所有人都认同Quantinuum实际上创造了非阿贝尔任意子，而不仅仅是模拟它们。“这仍然是一个模拟。”英国利兹大学的Jiannis Pachos说，这意味着它可能缺乏真实存在的某些特性。

对此，Dryer表示，任意子的准粒子性质意味着模拟与真实的东西是相同的。“这些任意子一个违反直觉的特性是，它们不是真正的物理物质，只是关于信息和纠缠，所以如果你有任何可以产生这种纠缠的系统，就能创造出相同类型的任意子。”