L’informatique quantique a réalisé une avancée révolutionnaire ! Google Quantum AI découvre le tissage d'anyons non abéliens

19 mai Google Quantum AI a récemment déclaré avoir observé des anyons non-abéliens tressés (Anyons non-abéliens), une percée qui pourrait révolutionner l’informatique quantique, en la rendant plus robuste au bruit et en ouvrant une nouvelle voie vers l’informatique quantique topologique.

Intuitivement, il est impossible de voir si deux objets identiques ont été échangés, et cela est vrai pour toutes les particules observées jusqu'à présent.

Des chercheurs de Google Quantum AI ont observé pour la première fois l'étrange effet de tricoter des anyons non-abéliens

non-abéliens anyons (la seule particule susceptible d'enfreindre cette règle) intéresse les chercheurs en raison de ses propriétés fascinantes et de son potentiel à révolutionner l'informatique quantique en rendant les opérations plus robustes au bruit. Microsoft et d'autres sociétés ont choisi cette approche pour rechercher l'informatique quantique. Mais les chercheurs dans ce domaine travaillent sur ce sujet depuis des décennies. Il est donc très difficile d’observer les anyons non abéliens et leur comportement bizarre.

Découverte, recherche et observation d'anyons non abéliens par Google Quantum AI

Dans un article publié dans Nature le 11 mai, les chercheurs de Google de Quantum AI ont annoncé avoir observé le comportement particulier d'anyons non abéliens utilisant pour la première fois l'un de leurs processeurs quantiques supraconducteurs. Ils ont également démontré comment ce phénomène pouvait être exploité pour l’informatique quantique. Plus tôt cette semaine, la société d'informatique quantique Quantum a publié un autre rapport de recherche sur le sujet, complétant les conclusions de Google Quantum AI. Ces résultats ouvrent une nouvelle voie pour le calcul quantique topologique, dans lequel les opérations sont réalisées en tordant des anyons non abéliens ensemble comme une tresse.

TrondI Andersen, membre de l'équipe de Google Quantum AI et premier auteur de l'article, a déclaré : « Cette première observation des effets exotiques des anyons non abéliens met vraiment en évidence les effets fascinants auxquels nous pouvons désormais accéder. avec les ordinateurs quantiques. Le phénomène de l'excitation."

Il a dit qu'on peut imaginer que les gens observent deux objets identiques en même temps, puis ferment les yeux. Après avoir ouvert les yeux, les deux objets restent se ressemblent exactement. Alors, êtes-vous sûr qu’ils ont été échangés ? L’intuition dit aux gens que si deux objets sont réellement identiques, il n’y a aucun moyen de les distinguer.

La mécanique quantique soutient également cette intuition, mais uniquement dans le monde tridimensionnel familier. Si le même objet est contraint de se déplacer dans un plan bidimensionnel, l'intuition des gens peut parfois faire défaut, et la mécanique quantique permet que des choses étranges se produisent : les anyons non-abéliens conservent une sorte de mémoire - même si les anyons non-abéliens sont complètement identiques. , mais il est possible de savoir quand deux d'entre eux ont été échangés.

Cette « mémoire » est considérée comme une ligne continue dans l'espace et le temps, que l'on peut appeler la « ligne du monde » des particules anyon non abéliennes. Lorsque deux anyons non abéliens sont échangés, leurs « lignes mondiales » s'entremêlent. Les tisser correctement, les combiner et les tisser ensemble peut construire les opérations de base d'un ordinateur quantique topologique.

L'équipe a d'abord préparé un qubit supraconducteur dans un état quantique intriqué, joliment représenté par un "damier" - qui est une sorte de qubit pour l'équipe de recherche de Google, une configuration familière, ont-ils récemment démontré. une étape importante dans la correction des erreurs quantiques en utilisant cette configuration. Un type de particule a émergé dans un arrangement en damier appelé anyon abélien, qui, bien que peu pertinent, était moins utile.

Pour observer le comportement des anyons non abéliens, les chercheurs ont étiré et compressé l'état quantique du qubit, convertissant le motif en damier en polygones de forme étrange. Des sommets spécifiques de ces polygones portent des anyons non abéliens. En utilisant un protocole développé par le professeur de physique de Cornell, Eun-Ah Kim, et l'ancien postdoctorant Yuri Lensky, l'équipe a pu déplacer des anyons non-abéliens en continuant à déformer le réseau et à déplacer les positions des sommets non-abéliens.

Dans une série d'expériences, des chercheurs de Google ont observé le comportement de ces anyions non abéliens et comment ils interagissaient avec des anyions abéliens plus ordinaires. L'enchevêtrement des deux types de particules a produit des phénomènes étranges : lorsque les particules s'entremêlaient et entraient en collision, elles disparaissaient mystérieusement, puis réapparaissaient et passaient d'un type à l'autre. Plus important encore, l’équipe de recherche de Google Quantum AI a observé une signature d’anyions non abéliens : lorsque deux d’entre eux sont échangés, cela provoque un changement mesurable dans l’état quantique de leur système – un phénomène étonnant qui n’a jamais été observé auparavant.

Enfin, l'équipe a démontré comment des anyons non abéliens peuvent être intégrés à l'informatique quantique. En rassemblant plusieurs anyons non abéliens, ils ont pu créer un état quantique intriqué bien connu appelé état de Greenberg-Horn-Salinger (GHZ).

Microsoft et la société d'informatique quantique Quantum étudient également les anyons non-abéliens

Le cœur de la méthode de recherche sélectionnée par Microsoft est d'étudier la physique des particules non-abéliennes à appliquer à son informatique quantique travail . Alors qu'ils tentent de concevoir des systèmes matériels qui hébergent ces anyons, l'équipe de recherche de Google a montré que le même type de physique peut être obtenu sur leur processeur supraconducteur.

La société d'informatique quantique Quantum a récemment publié une étude impressionnante qui a également démontré le tissage non-abélien, en l'occurrence à l'aide d'un processeur quantique à ions piégés. Andersen est heureux de constater que d’autres groupes d’informatique quantique travaillent également sur le tressage non-abélien. Il a déclaré : "Ce sera une étude très intéressante sur la façon d'utiliser les anyons non abéliens dans le futur informatique quantique et si leur comportement particulier peut devenir la clé de l'informatique quantique topologique tolérante aux pannes."

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