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科学者は、無視された粒子で量子コンピューティングの全力を解き放つ

量子コンピューターは、いつかスーパーコンピューターに触れることができない問題を解決する可能性があります。彼らは、暗号化、材料科学、創薬などのブレークスルーを約束します。しかし、これらのマシンは壊れやすいです。情報を保持および処理する量子ビット、またはqubitsは、最小の妨害にも敏感です。熱、光、または磁気ノイズは、繊細な量子状態をスクランブルする可能性があり、急速に積み重なるエラーを引き起こします。研究者の発見の鍵は、見落とされがちなステータスと新たな重要性の両方を反映する名前である「ネグレクト」と呼ばれる粒子を救助された粒子でした。 （クレジット：Midjourneyを使用したAIに生成された画像） Ising Anyonsの限界anyonsは、「編組」と呼ばれるプロセスを通じて量子情報を保存します。ここでは、互いに物理的に動きます。この動きは、全体的な量子状態を予測可能な方法で変化させ、量子論理を実行できるようにします。しかし、キャッチがあります。 Anyonsを編むことは、Clifford Gatesと呼ばれる制限付きのロジック操作セットのみを実行できます。つまり、彼らは自分で可能なすべての量子計算を処理できません。物理学者は、トポロジーによって保護されていない操作を追加したり、任意の独立間の短距離相互作用を使用したりするなど、これを回避する方法を探求しました。これらの方法はコンピューティング能力を拡張できますが、多くの場合、複雑なエラー補正が必要であり、そもそもAnyonsを魅力的にする自然な安定性の一部を奪います。関連するストーリー驚くべき行方不明の作品「しかし、これらの廃棄されたオブジェクトは行方不明の作品であることが判明しました」とラウダは言いました。 「それは、他の誰もが数学のゴミだと思っていたものに宝物を見つけるようなものです。」初期のα型粒子から離れた単一のqubitに斜めに作用する編組J4のイラスト。 （クレジット：自然通信） このアプローチの美しさは、そのシンプルさです。ネグレクトンは1つだけで、移動する必要さえありません。計算は、その周りのAnyonsを編むことによって完全に発生します。数学の不安定性を調整します非セミスルプル理論は、独自の課題をもたらします。彼らは、純粋さと呼ばれる重要な原則に違反する可能性があります。これにより、量子確率は常に1つになります。多くの研究者は、これを量子コンピューティングモデルにとって致命的であると考えています。ラウダのグループはそれを回避する方法を見つけました。彼らは量子エンコードを設計したので、不安定な数学的動作は、計算が起こるシステムの部分に決して触れません。 「不安定な部屋のある家で量子コンピューターを設計するようなものだと考えてください」とラウダは言いました。 「すべての部屋を修正する代わりに、問題のあるスペースを立ち入り禁止に保ちながら、すべてのコンピューティングが構造的に健全な領域で行われるようにします。」このセットアップでは、計算ヒルベルト空間（Qubitsが住んでいる数学的空間）が完全に安定しています。統一性の問題は、理論の未使用部分で隔離されます。制御された操作を実行するのに適した2キットスペースH2の代替基準。 （クレジット：自然通信） 理論から実験までブレードWおよびDは、コントロールストランド（緑）が真空である場合、三つ編みはトポロジカルな些細なものであることに注意してください。 （クレジット：自然通信） 三つ編みの工学彼らはまた、「漏れ」を非計算スペースに非常に小さいように保つ方法について説明しました。これは重要です。これは、計算がヒルベルト空間の使用されていない部分にドリフトすると、エラーを生成できるためです。それらの方法は、これらのコントロールゲートを繰り返し構築し、次のような頑丈な数学的ショートカットを回避します Solovay-kitaev定理。Fibonacci Anyonsとの類似点新しいモデルの物理的実現可能性は、フィボナッチのアニオンのそれに似ている可能性があります。これは、ν= 12/5の分数量子ホールシステムに表示されると考えられているもう1つの強力な非アベル型タイプです。 Fibonacci Anyonsは、単独で編組を介して普遍的な量子計算を実行できますが、単純な2次元格子ハミルトニアンでは、最も単純な「キラル」形式を実現することはできません。 「2倍の」バージョンはでき、この洞察は、研究者がLevin-Wenモデルを設計するのに役立ちました。これは、ギャップされたトポロジー式の状態をサポートする格子フレームワークです。Laudaのチームは、これらのLevin-Wenモデルの無微細なバージョンに取り組んできました。これらは、数学構造に不定の規範を持っているにもかかわらず、安定した基底状態とAnyonic励起を生み出しています。この接続は、正しい条件下でギャップされたシステムでネグレクトンが実現される可能性があることを示唆しています。次はどこを見るか境界条件が変更された特定のスピンチェーンを含む一部の凝縮された物質システムは、新しいAnyonタイプをホストする可能性があります。これらのヒントは、実験家に研究室でネグレクトンを狩るための出発点を与えます。特に、研究者がそこにいるヨンを作成して操作する方法をすでに知っているため、分数の量子ホール州は依然として最も有望な道です。ネグレクトンを実現できれば、それはあなたが繊細で非トポロジー操作に依存せずに普遍的なトポロジカル量子コンピューターを構築できることを意味します。それは量子技術にとって大きな前進であり、普遍性、スケーラビリティ、断層トレランスの長年にわたる組み合わせを提供する可能性があります。そして、それはすべて、数学が言ったことを捨てないという決定から始まりました。 #科学者は無視された粒子で量子コンピューティングの全力を解き放つ