麻省理工學院(MIT)近日發表在《科學》(Science)期刊上的研究稱,首次觀測到一種奇異的物理現象,有助於量子電腦在容錯性上實現突破。

量子電腦的高錯誤率是目前其發展道路上的一大障礙。這份研究稱,經過幾十年的嘗試,首次觀測到了非阿爾貝(non-Abelian)的阿哈羅諾夫-玻姆效應(Aharonov-Bohm Effect,簡稱A-B效應)——一種包括光波、合成磁場和時間反轉這些因素的罕見物理現象。

阿爾貝(Abelian)和非阿爾貝是規範場(gauge field)理論中的兩種類別。前者表示調換中間的過程,結果仍是一樣的規範,也稱為可交換(commutative);後者則表示不可交換,即過程出現變換將導致結果的不同。

A-B效應是量子力學史上的重要實驗,但是在這份研究之前,研究者無法:

●在實驗室創造非阿爾貝條件;

●即使創造了非阿爾貝條件,也無法探測其可能產生的效應。

這份研究稱,他們成功解決了這兩個問題。

研究者之一MIT的物理學教授馬林.索亞奇奇(Marin Soljačić)說,他們的團隊設計的這個實驗「將啟發使用光子、極化子、量子氣體和超導量子位的量子模擬中實現罕見的量子拓撲相位。」

索亞奇奇還說,他們合成的非阿爾貝規範場生成了非阿爾貝貝瑞相位(Berry phase),「與相互作用的結合,將來可能可以作為量子電腦容錯的平台」。

不過索亞奇奇承認,目前這個實驗主要還在基礎理論研究階段,要實現多種應用,還需要突破很多難點。

首先,要實現量子電腦的應用,這個實驗需將範圍從單設備擴大到陣列設備。

再者,要將實驗中使用的激光束換成單個光子源。

沒有參與這份研究的同行、哈佛大學的物理教授艾甚文.維甚萬那(Ashvin Vishwanath)對這份研究給予很高的評價:「非阿爾貝貝瑞相位是揭開很多現代物理學謎題的理論明珠。我希望這份研究既能直接奠基構建更複雜的架構,或間接啟發他人的研究。」◇'