量子信息存储保护有了新可能

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  本报杭州8月27日电（记者刘习、陆健）浙江大学物理学院王浩华团队、杭州国际科创中心郭秋江超导量子计算团队联合清华大学邓东灵团队，在百比特超导量子芯片上观测到，“预热化”机制能有效抵御热激发扰动，使有限温度下的拓扑边缘态展现出了足够的稳定性，为保护脆弱的量子信息提供了新可能。相关研究成果27日晚于《自然》在线发表。

  研究针对凝聚态物理中的新奇物态——对称性保护的拓扑边缘态展开。这种拓扑边缘态在量子信息方面具备潜在应用价值。然而，此类拓扑边缘态通常仅存在于绝对零度的理想环境。随着时间的推移，体系初始状态携带的局域信息将被热激发抹去，扩散到所有粒子中。

  “近年来的主流思路是通过多体局域化策略限制热激发的移动，实验成本较高，稳定性也有待考证。我们把关注点转移到热激发与边缘态的相互作用上。”邓东灵等提出利用“预热化”机制保护拓扑边缘态，借由系统内部涌现的对称性对边缘态提供额外的保护，抑制其与热激发之间的相互作用。

  在浙江大学超导量子计算团队自主研制的百比特“天目2号”芯片上，研究团队进行了相关实验，并观察到了不受热激发影响的拓扑边缘态。实验证明，“预热化”机制作用下，拓扑边缘态仍能维持在“零温”基态下相似的寿命。

  研究团队还建立了一种可行的数字量子模拟方法，为在有限温度下探索拓扑物质提供了新的实验手段。