摘要：由罗伯特·奥特（Robert Ott）和汉内斯·皮希勒（Hannes Pichler）领导的国际研究团队开发了一种新型量子处理器架构，专门用于模拟费米子（例如电子）。该方法可以利用现有的技术来实现。

因斯布鲁克 大学

由罗伯特·奥特（Robert Ott）和汉内斯·皮希勒（Hannes Pichler）领导的国际研究团队开发了一种新型量子处理器架构，专门用于模拟费米子（例如电子）。该方法可以利用现有的技术来实现。

该研究发表在《物理评论快报》上。

费米子是物理学中一类基本粒子。它们包括电子、质子和中子——所有物质的构成要素。它们遵循所谓的泡利原理，即两个费米子永远不可能处于完全相同的量子态。这种行为决定了物质的基本性质，例如原子的结构或材料中电子的行为。

因斯布鲁克大学理论物理系和 OEAW 量子光学与量子信息研究所 (IQOQI) 的团队展示了如何利用光阱中的中性费米子原子有效地复制分子和材料的复杂特性。

通过使用单个中性原子（其本身就是费米子粒子），费米子特性可以直接在硬件中实现。

费米子系统中的误差修正

新研究通过一个创新概念克服了这一障碍：由额外的原子组成的所谓的“费米子参考”。

该研究的主要作者罗伯特·奥特（Robert Ott）表示：“这种费米子参考能够在处理器和参考之间实现粒子的受控交换，从而实现不同粒子数的有效叠加。这使得即使在粒子数固定的系统中也能纠正错误。”

错误减少了一个数量级

研究人员在工作中展示了如何利用该架构构建容错计算的基本模块。他们还表明，常见类型的错误（尤其是相位错误）能够被高效识别和纠正。在模拟中，错误概率降低了一个数量级。

研究小组负责人汉内斯·皮克勒 (Hannes Pichler) 表示：“这项工作为利用现有技术实现更精确、更具可扩展性的费米子量子计算机铺平了道路。”

“它为复杂量子物理系统的模拟开辟了新的视角，特别是在化学和材料科学领域。”

来源：小高科技每日一讲