پژوهشگران نشان دادند ذرات عجیب می‌توانند تمام عملیات لازم برای محاسبات کوانتومی همه‌منظوره را انجام دهند

تیمی از فیزیک‌دانان دانشگاه شیکاگو، هاروارد، استونی بروک و شرکت کوانتینوم نشان دادند که شبه‌ذرات عجیب به نام آنیون‌های غیرآبلی می‌توانند طیف کاملی از عملیات لازم برای محاسبات کوانتومی همه‌منظوره را انجام دهند. این کار که این ماه در نشریه Nature منتشر شد، از ۵۴ کیوبیت درهم‌تنیده روی پردازنده یون‌محبوس H2 کوانتینوم استفاده کرد.

این نتیجه مهم است زیرا یکی از موانع اصلی ساخت یک کامپیوتر کوانتومی واقعاً مفید را برطرف می‌کند: تصحیح خطا. بیت‌های کوانتومی به‌طور معروفی شکننده هستند، و روش اصلی برای محافظت از اطلاعات کوانتومی در برابر نویز که به «تقطیر حالت جادویی» معروف است، بسیار پرمصرف است.

آنیون‌های غیرآبلی به‌عنوان ذرات بنیادی در طبیعت مانند الکترون یا فوتون وجود ندارند — آن‌ها شبه‌ذرات نوظهوری هستند که از رفتار جمعی بسیاری از کیوبیت‌های درهم‌تنیده تحت شرایط خاص پدید می‌آیند. آنچه تیم برای اولین بار نشان داد این است که ترکیب بافتن (braiding) با عملیات دومی به نام «همجوشی» یک «مجموعه دروازه همه‌منظوره» کامل را باز می‌کند.

روبن ورسن از دانشگاه شیکاگو گفت: «ما یک مجموعه دروازه به‌اصطلاح همه‌منظوره را نشان دادیم — به این معنی که اگر اطلاعات را در این نسخه‌های نوظهور کوارک‌ها ذخیره کنید و آن‌ها را جابه‌جا کنید، می‌توانید هر محاسبه کوانتومی که بخواهید انجام دهید.» هنریک درایر از کوانتینوم این رویکرد را چنین توصیف کرد: «کدهای غیرآبلی یک اسب سیاه در مسابقه تصحیح خطای کوانتومی هستند.»

اهمیت عملی این کار بیشتر مربوط به کارایی است تا قابلیت خام جدید. اگر رمزگذاری مبتنی بر آنیون غیرآبلی بتواند مقیاس‌پذیر شود، می‌تواند سربار کیوبیت فیزیکی مورد نیاز برای تحمل خطا را کاهش دهد.