量子信息存儲保護有了新可能

浙江大學物理學院王浩華團隊、杭州國際科創中心郭秋江超導量子計算團隊聯合清華大學鄧東靈團隊，在百比特超導量子芯片上觀測到，“預熱化”機制能有效抵禦熱激發擾動，使有限溫度下的拓撲邊緣態展現出了足夠的穩定性，爲保護脆弱的量子信息提供了新可能。相關研究成果27日晚於《自然》在線發表。

研究針對凝聚態物理中的新奇物態——對稱性保護的拓撲邊緣態展開。這種拓撲邊緣態在量子信息方面具備潛在應用價值。然而，此類拓撲邊緣態通常僅存在於絕對零度的理想環境。隨着時間的推移，體系初始狀態攜帶的局域信息將被熱激發抹去，擴散到所有粒子中。

“近年來的主流思路是通過多體局域化策略限制熱激發的移動，實驗成本較高，穩定性也有待考證。我們把關注點轉移到熱激發與邊緣態的相互作用上。”鄧東靈等提出利用“預熱化”機制保護拓撲邊緣態，藉由系統內部涌現的對稱性對邊緣態提供額外的保護，抑制其與熱激發之間的相互作用。

在浙江大學超導量子計算團隊自主研製的百比特“天目2號”芯片上，研究團隊進行了相關實驗，並觀察到了不受熱激發影響的拓撲邊緣態。實驗證明，“預熱化”機制作用下，拓撲邊緣態仍能維持在“零溫”基態下相似的壽命。

研究團隊還建立了一種可行的數字量子模擬方法，爲在有限溫度下探索拓撲物質提供了新的實驗手段。