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中國科學家在百比特量子晶片上實現新奇量子物態

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2025-08-28 08:19 | 稿件來源:香港新聞網

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香港新聞網8月28日電 中國科學家在百比特超導量子芯片上實現了一種新奇量子物態——新型“熱”拓撲邊緣態,破解了對稱性保護的拓撲邊緣態易受熱噪聲干擾的難題,為保護脆弱的量子信息提供了新可能。

圖為“天目2號”超導量子芯片。(浙江大學供圖)

據新華社報道,這項研究成果由浙江大學物理學院王浩華教授團隊、浙江大學杭州國際科創中心郭秋江研究員團隊,聯合清華大學交叉信息研究院鄧東靈長聘副教授團隊共同完成,并於8月27日發表在《自然》雜誌上。

拓撲邊緣態指在一個量子系統中,束縛於系統邊緣且能够抵抗特定對稱性擾動的穩定量子狀態。拓撲邊緣態很容易受熱噪聲干擾,通常僅存在於絕對零度的理想環境。

在一個多粒子的封閉系統中,體系的初始狀態攜帶有一定的局域信息,隨著時間的推移,在熱激發的推動下,最初的局域信息會擴散到所有粒子中,就像一頁被塗亂的筆記,無法辨別最初的字跡。

據介紹,該研究基於浙江大學自主研製的“天目2號”超導量子芯片。該芯片具有125個超導量子比特,具備靈活的可編程性,能够實現高精度的同步量子邏輯操作。運用這款芯片,研究團隊探索了傳統手段難以觀測的對稱性保護的拓撲邊緣態。

研究團隊提出“預熱化”機制的理論構想,嘗試為對稱性保護的拓撲邊緣態裝上“防護罩”,抑制其與熱激發之間的相互作用。在“天目2號”超導量子芯片上開展了量子模擬實驗後,研究團隊觀察到“預熱化”機制生效,這意味著新型“熱”拓撲邊緣態誕生。

郭秋江研究員表示,該實驗證明了“預熱化”機制能有效抵禦熱激發擾動,形成更加穩健的長壽命拓撲邊緣態,這為探索有限溫度(即高於絕對零度)下的拓撲物態提供了新的實驗手段,展示了超導量子芯片在模擬新奇物態方面的應用價值,同時也為構建在有限溫度下抗噪聲的量子存儲提供了新的路徑。(完)

【編輯:張麗欣】

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