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  上海纽约大学和中国科学手艺大学科学家配合发现了隐形传输由马约拉纳费米子(Majorana fermions)组成的量子态的新方式,这一发现可以带来大型稳固量子盘算和量子存储装备的生长。上海纽约大学物理学助理教授Tim Byrnes和他的博士生Marek Narożniak,与来自中国科学手艺大学潘建伟教授与朱晓波教授的团队及其它科研机构互助开展了此项研究。其功效于3月3日揭晓于《物理谈论快报》(Physical Review Letters),题为Emulating Quantum Teleportation of a Majorana Zero Mode Qubit。

  隐形传态(Teleportation)是一种传输量子态的方式,无论两个位置之间相隔多远、有何阻碍,这种方式都可使一个物体的量子态从一个位置马上传输到另一位置,这一手艺在量子盘算机信息传输中至关主要。

  在此次研究中,Byrnes教授和Narożniak用马约拉纳费米子组织了拓扑量子态。马约拉纳费米子是制作拓扑量子盘算机的有力备选质料,而由此构建的拓扑量子态更不容易泛起错误。

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  为实现隐形传态,研究团队将这些态编织成差其余量子态。“你可以把这个历程想象成编辫子,差其余‘辫子’就是你对量子态实行的差异操作。量子态包罗的信息取决于当下‘辫子’是若何编的,”Narożniak注释道,“我们编的‘辫子’能够知足隐形传态的条件,以是我们基于此开发了一个隐形传态的算法。”

  由于仅凭现有手艺难以搭建为实现隐形传态研究的拓扑系统,Byrnes教授与Narożniak决议与中国科学手艺大学博士后、文章配合第一作者黄合良互助,使用中科大超导量子比特处置器(Superconducting Qubit Quantum Processor),对提出的方式举行实验模拟。效果解释,拓扑隐形传态模式如预期运行乐成。这个实验也为未来研究者使用超导量子比特处置器举行拓扑系统模拟提供了借鉴。

  研究团队同时也发现了一种在模拟实验中探丈量子错误的新方式。得益于这种方式,他们能够清扫泛起错误的量子,将量子模拟的保真度提高近15%。

  “Marek最先提出了用马约拉纳费米子来实现隐形传态,这是个很棒的提议。问题在于,使用这种类型的马约拉纳费米子无法组织所有的量子门。但由于量子隐形传态正好只能通过编织量子门实现,以是这个提议异常适用于我们的研究,” Byrnes教授说,“我以为人人会对这个实验印象深刻,而且这个实验也为未来对拓扑量子盘算的量子模制定下了尺度。”他们的团队将继续对编织态的应用举行研究。

  该研究由上海纽约大学与中国科学手艺大学等互助完成。中国科学手艺大学博士后黄合良与上海纽约大学博士生Marek Narożniak为文章的配合第一作者,中国科学手艺大学朱晓波教授为文章的通讯作者。

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