Nem-abeli anyonokkal univerzális kvantumszámítást értek el kísérletben

Chicagói, harvardi, Stony Brook-i és Quantinuum-kutatók a Nature-ben közölték: nem-abeli anyonokon, a fonás és a fúzió kombinációjával teljes univerzális kapuhalmazt demonstráltak. A Quantinuum H2 processzorának 54 kvantumbitjén így elvileg bármilyen kvantumalgoritmus futtatható — ugyanúgy, ahogy egy hagyományos laptop sokféle szoftvert futtat. Ez az első kísérleti bizonyíték arra, hogy ez a megközelítés kitartja a univerzális kvantumszámításhoz szükséges művelettartományt.

A Chicagói Egyetem Pritzker School of Molecular Engineering (UChicago PME), a Harvard, a Stony Brook University és a Quantinuum csapata a nem-abeli anyonokra épített teljes műveleti készletet hozott létre és tesztelt. Ruben Verresen, az UChicago PME molekuláris mérnöki adjunktusa, a tanulmány társszerzője szerint ha az információt ezekben a kvarkokra emlékeztető, kollektív állapotokban tárolják, és az anyonokat mozgatják, bármilyen kívánt kvantumszámítás elvégezhető.

A kvantumgépek hibára érzékenyek; a védelmet általában sok fizikai kvantumbitre osztott információ adja, de ez önmagában ritkán ad minden kaput. A hiányt gyakran „mágikus állapotokkal” és azok energiaigényes desztillációjával pótolják. Henrik Dreyer, a Quantinuum müncheni irodájának ügyvezetője és tudományos vezetője szerint a nem-abeli kódokban most először mutattak univerzális kapuhalmazt, így a hibamentes számítás elvileg mágikusállapot-desztilláció vagy -kultiváció nélkül is elképzelhető.

Az anyonok nem önálló természetes részecskék: sok hagyományos kvantumbit összefonásával hozzák létre őket. Belső állapotuk akkor változik, ha egyiket a másik körül mozgatják (fonás); a sorrend számít, ez a nem-abeli viselkedés lényege. 2024-ben Verresen csapata a Quantinuum ioncsapdás gépén D4-szimmetriájú anyonokat hozott létre, de a fonás önmagában nem volt elég. Az új kísérletben S3-szimmetriára váltottak, és a fúzióval nyitották meg az univerzális műveleteket.