龙桂鲁研究组在量子模拟研究方面取得进展

2017年4月10日

     量子模拟器,作为一类解决特定目标问题的量子计算机,常被用来模拟一些目前难以在真实实验环境下研究的量子系统。拓扑量子计算,由于本身对于局部错误的抗干扰性,一直被认为是实现量子计算机重要方案。作为拓扑量子计算的组成元件,拓扑序列可以在量子模拟器中得到有效模拟研究。本工作在少比特空间中,演示如何利用量子模拟器来学习阿贝尔和非阿贝尔拓扑结构,为今后研究拓扑结构提供了一种新的途径。

                           
图(A)花托上的蜂巢结构和最小的花托上的蜂巢结构; 图(B)置换操作在花托上的蜂巢结构的演示;图(C)实验测量ST矩阵的结果和理论结果的对比。

 

      龙桂鲁教授及其博士生李可仁与滑铁卢大学Raymond Laflamme教授研究组、圭尔夫大学曾蓓教授研究组,以及复旦大学万义顿教授,孔令欣教授研究组合作,展示了如何通过测量量子态的S和T组成矩阵来区别不同的量子态的拓扑结构。具体说来,利用核磁共振量子模拟器研究三种由弦网描述的拓扑结构的性质(Levin-Wen模型):Z2 toric code, doubled semion, 和doubled Fibonacci模型并测量其ST-1矩阵。由于不同的拓扑结构拥有不同的ST-1矩阵,因此借由这些ST-1矩阵可以将三种拓扑结构区分出来。

 

      该成果以“Experimental Identification of Non-Abelian Topological Orders on a Quantum Simulator”为题于2017年2月23日发表在Physical Review Letters[118,080502 (2017)]。李可仁同学为并列第一作者。

     

文章链接:https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.118.080502