我校郭光灿院士团队在拓扑量子缱绻范畴赢得进击发达。该团队李传锋、许金时、韩永建、孙凯等东谈主与英国利兹大学Jiannis Pachos教训配合，哄骗自主搭建的光量子模拟器缱绻了基于马约拉纳零模拓扑结构的琼斯多项式。询查团队通过模拟马约拉纳零模的编织操作，缱绻了不同拓扑结构的扭结对应的琼斯多项式裙底 偷拍，所得的琼斯值不错完了对不同扭结结构的分裂。该服从12月5日发表在《物理褒贬快报》上。
cphi制药在线琼斯多项式是扭结的一个进击拓扑不变量，它不错被用来分裂不同的扭结结构。同期，复杂拓扑结构的琼斯多项式缱绻是一个#P-hard问题，使用经典算法难以求解。不外，哄骗马约拉纳零模这一非阿贝尔任性子系统，不错通过构建相应的编织操作来缱绻扭结的琼斯多项式。不同于三维空间中交换两个全同的玻色子或费米子，系统举座波函数仅会多出一个举座相位；关于二维空间中具有寥落性质的“非阿贝尔任性子”，其交换后的举座波函数会经验一个幺正变换，因此，不错通过对非阿贝尔任性子的交换操作构造量子门，完了具有自然容错特质的拓扑量子缱绻。已有多数的实验责任询查了马约拉纳零模的物理特质，但由于实验材料及技能的条件极高，通过编织马约拉纳零模完了特定的拓扑量子算法，仍然极具挑战性。
图1.表面框架。（a）编织操作与不同拓扑扭结的对应；（b）三条Kitaev链模子下马约拉纳零模的编织交换暗示图。
图2.完了马约拉纳零模交换操作的实验安设图。
图3.不同编织操作的琼斯多项式实验遗弃。
基于光子空间模式的量子模拟器，询查组开展了一系列模拟非阿贝尔任性子拓扑特质的实验询查，先后模拟了单个Kitaev链马约拉纳零模的交换操作[Nat. Commun. 7， 13194 (2016)]、探伤了两条Kitaev链模子下马约拉纳零模的非阿贝尔几何相位[Sci. Adv. 4， eaat6533 (2018)]、以及进一步施行到高维情形——仲费米子零模，询查了其编织经过对局域噪声免疫、何况保抓了量子互文资源守恒[PRX Quantum 2， 030323 (2021)]。在这些责任的基础上，询查组将之前基于单光子空间模式的编码模式彭胀到双光子的空间模式，哄骗双光子的符统统数进行编码，灵验提高了可编码量子态的数目。同期，通过引入基于Sagnac干与仪的量子冷却安设，将之前责任中的耗散式演化得手调遣为非耗散演化，栽植了安设对光子资源的回收哄骗才智，有助于完了多措施的量子演化操作。这些纠正的实验技能极地面栽植了自主研制光量子模拟器的才智，为实验模拟三条Kitaev链模子下马约拉纳零模的编织操作奠定了坚实的技能基础。实验中，量子态与编织交换经过的平均保真度均在97%以上。询查组通过组合三条Kitaev链模子下马约拉纳零模不同的编织操作，模拟了五种典型的拓扑扭结，通过将扭结对应的量子末态向运转量子态投影，得到了扭结对应的琼斯多项式的数值解，进一步将不同扭结进行分裂。这关于拓扑扭结一样出现的询查范畴，如统计物理、化学分子合成以及DNA复制等均具有进击启暗示旨。
中国科学院量子信息要点实验室博士询查生李家坤为该论文的第一作家。该责任得到了合肥国度实验室、国度当然科学基金委、安徽省以及中国科学院的资助。
论文贯穿：https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.133.230603
（中国科学院量子信息要点实验室、物理学院、中国科学院量子信息和量子科技改进询查院、科研部）裙底 偷拍