科學家預測新準粒子「neglecton」，有望推動拓撲量子運算

量子電腦運算能力大幅提高，可解決最先進超級電腦無解的問題，缺點是它們依賴的量子位元很脆弱，容易受到環境干擾。克服此弱點主要方法是對干擾抗性更強的拓撲量子位元，最近，科學家指出一種稱為 neglecton 的新型準粒子過去常被忽略，卻是實現更穩健量子運算的關鍵。

拓撲量子位元比普通量子位元更穩定，抗干擾能力更強。普通量子位元通常依賴電子自旋、離子等，狀態非常容易受到環境噪聲（如熱擾動、電磁干擾、晶格振動等）干擾而丟失量子訊息；拓撲量子位元則利用物質拓撲相，對局部擾動不敏感，更接近理想的穩定量子位元。

但拓撲量子位元目前仍處於研究和實驗早期階段，在二維材料中，準粒子行為與日常玻色子、費米子不同，被稱為任意子（anyons），而一種稱為易辛任意子（Ising Anyons）的準粒子是建造拓撲量子電腦的量子位元選擇之一，但過去遇到的技術障礙是，易辛任意子不能構建足夠種類的邏輯閘，不足以支持通用量子計算。

不過最近，南加州大學團隊找到解決此障礙的方法。透過添加曾在傳統拓撲量子計算方法被棄用的新型任意子，就能讓易辛任意子透過編織操作執行任何量子計算。

研究人員將這種新型任意子稱為 neglecton，反映過去被忽視的同時呈現重要性，就像從垃圾堆找到寶藏一樣。

這項發現並不代表我們馬上就能擁有拓撲量子電腦，但強調與其發明全新材料或設計奇特粒子，或許只需從新數學視角重新審視熟悉的系統，科學家就能從中找到改善當前技術困境的轉機。

• Predicted quasiparticles called ‘neglectons’ hold promise for robust, universal quantum computing
• Meet the ‘neglectons’: Previously overlooked particles that could revolutionize quantum computing
• Mathematicians use ‘neglected’ particles that could rescue quantum computing

（首圖來源：南加州大學）

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(责任编辑：史蒂夫范)