http://impossible-physics.ru/post/105590831507 http://impossible-physics.ru
Топологические квантовые вычисления (Topological quantum computing, TQC) – новый принцип построения квантовых компьютеров, при котором вместо самих частиц – ионов или электронов – в качестве кубитов используются сплетения их траекторий. Такой подход имеет важное преимущество, он делает квантовые вычисления практически нечувствительными к небольшим возмущением окружающей среды, приводящим к нарушению когерентности кубитов-частиц и росту количества ошибок.
Впервые идея TQC была предложена еще в 1997 г., но экспериментальная реализация оказалась сложным делом. Прежде всего потому, что переплетения формируются траекториями не обычных частиц, в экзотических частицеподобных возмущений, носящих название анионы. Кроме того, перемещения анионов должны быть неабелевыми, то есть обладать свойством некоммутативности, при котором изменения порядка движений меняет и вид получающихся траекторий.
В большинстве вариантов, рассматривавшихся до сих пор, неабелевы статистики даже теоретически не были достаточно мощными для реализации универсального TQC.
Физики из Корнелльского университета и лаборатории Station Q компании Microsoft теоретически показали, что анионы, туннелируемые в двухслойной системе (дробный эффект Холла), могут переноситься в экзотическое неабелево состояние с достаточно мощными для универсального TQC анионами Фибоначчи.
Эти неабелевы квазичастицы с квантовой размерностью 1,617… (золотое сечение) являются простейшими анионами, способными выполнять универсальные квантовые вычисления. Статистики преплетения трех или четырех анионов Фибоначчи могут соответствовать однокубитному вентилю, многокубитные логические структуры требуют довольно запутанного сплетения многих анионных кубитов.
“Наша работа свидетельствует, что некоторые существующие экспериментальные установки вполне способны получать фазу, пригодную для выполнения универсального TQC, т.е. все логические вентили, необходимые для функционирования квантового компьютера, могут быть сделаны посредством переплетения анионов. Поскольку переплетение является топологической операцией, оно не вносит возмущений в физику малых энергий, и полученный квантовый компьютер будет устойчивым к ошибкам”.
Смоделировав поведение тороидальной системы, в которой двумерный электронный газ заключен между двумя полупроводниковыми пластинами, физики показали, что достаточно сильное туннелирование ведет к эволюции шести базовых состояний, соответствующих шести топологически различным типам квазичастиц, одним из которых является анион Фибоначчи.
Авторы не исключают возможности того, что анионы Фибоначчи уже получали в прошлых экспериментах с двухслойными квантовыми системами Холла, но они остались незамеченными, так как никто специально их не искал. Это станет предметом дальнейших исследований.
Блог Виктора Павлова 