量子计算界刚刚出了个大新闻

说实话，这次的事真的挺让人兴奋的。

先说说现在量子计算机的问题吧——它们太脆弱了。稍微受点干扰，整个计算就全毁了。科学家们为了解决这个问题，想了个办法：把信息分散到很多量子比特上，形成一种保护层。这样确实能减少错误，但同时也带来了新麻烦。

当你真正想用这些被保护的信息做点有用的事时，问题就来了。有一个叫"魔态蒸馏"的步骤，超级消耗资源，几乎占用了量子计算机的大部分算力，就是为了给计算准备一些特殊的材料。就好像每次你想干活，都得先过一个超级贵的收费站。

那怎么办？

芝加哥大学、哈佛大学、石溪分校和Quantinuum的研究团队在《Nature》上发表了一篇论文，证明了有另一种方法可以绕过这个问题。他们展示了非阿贝尔任意子（Non-Abelian anyons）可以更高效地完成同样的工作。

最有趣的地方来了：这些任意子并不是自然界里天然存在的粒子。科学家是把一大堆普通量子比特纠缠在一起，让它们进入一种特殊的集体状态后，才"造"出来的。结果呢？这就产生了一种全新的东西，它的行为完全像一种有着自己奇怪规则的粒子。

哈佛大学的鲁本·维雷森（Ruben Verresen）是论文的共同作者之一，他有句话我印象特别深："我看待这些编码的方式是，它们在创造小小的宇宙——平行宇宙，但这些宇宙会反映我们这个世界的一些特性。"

是不是很酷？我们在量子电路里凭空创造出了一个宇宙！

为什么之前不行？

这个团队去年其实就尝试过这个方法，用的是D4对称性（想象一下让正方形保持不变的那些旋转和翻转）。他们成功制造出了任意子，还让它们移动——这个过程叫"编织"。但问题是：光靠编织还不够。他们的量子小宇宙不够强大，做不了所有类型的计算。

新研究中，他们换成了S3对称性（让等边三角形保持不变的运动），并且把编织和另一种操作结合起来——叫做融合，就是让两个任意子合在一起，然后测量得到什么结果。这两个加在一起，才解锁了完整的计算能力。

为啥这事跟你我有关系？

因为这个团队证明了他们可以构建一个"通用门集合"——科学家的说法就是，他们的系统理论上可以做任何量子计算。只要按正确的顺序移动这些"涌现"出来的粒子，什么计算都能做。

最让人期待的是什么呢？这种方法可能让容错量子计算变得实用得多，因为它不再需要那些昂贵的魔态准备工作了。正如Quantinuum的亨里克·德雷尔（Henrik Dreyer）说的，非阿贝尔编码在量子纠错这场竞赛里一直是个"黑马"——一个可能给大家惊喜的冷门选手。

离实际应用可能还要好几年，但这绝对是那种可能真正改变发展方向的突破。有时候最好的解决方案不是最明显那个——有时候你得自己创造一个小宇宙，才能找到答案。

来源： ScienceDaily