第413章 系统科技树的启发(3 / 6)

质……对局域扰动不敏感……免疫退相干……”秦风的脑海中,这些关键词如同闪电般划过,“这不就是对抗量子退相干这个‘量子计算阿喀琉斯之踵’的终极武器吗?!”

他之前在物理学院研讨会上提出的那个“秦风猜想”,试图通过高维希尔伯特空间投影来“内化”和“驯服”环境噪声,从而保护量子信息。而拓扑量子计算,则从另一个更加根本、也更加优雅的角度,提供了一种“天生免疫”大部分局域退相干效应的解决方案!

因为拓扑性质,顾名思义,是物体在连续形变下保持不变的性质。例如,一个咖啡杯和一个甜甜圈,在拓扑学家眼中是等价的(它们都有一个“洞”),无论你怎么揉捏它们(只要不撕裂或粘合),这个“洞”的数量都不会改变。同样,如果量子信息被编码在这种全局的、离散的、受拓扑保护的自由度上,那么,除非发生足以改变系统整体拓扑结构的“灾难性”事件(例如温度过高导致拓扑物态融化,或者引入了破坏拓扑序的强扰动),否则,那些局域的、微小的环境噪声和操作误差,将很难对编码的量子信息造成破坏!

“如果说传统的量子比特像是暴露在狂风暴雨中的精密仪器,需要小心翼翼地用各种复杂的纠错码来保护,那么拓扑量子比特,就好像是刻在坚不可摧的‘诺亚方舟’上的信息,任凭外界风吹雨打,它自岿然不动!”秦风的呼吸都变得有些急促起来。这简直是太完美了!这与他IECU原理中追求“最小熵增”、“近乎可逆计算”、“最大化计算效率极限”的目标,不谋而合!

而实现这种“梦幻般”的拓扑量子计算的关键,就在于那些如同物理学幽灵般存在的、既神秘又强大的“非阿贝尔任意子”(Non-AbelianAnyons)。

这些既不是我们熟悉的玻色子(交换两个全同粒子波函数不变)也不是费米子(交换两个全同粒子波函数反号)的奇异准粒子,被理论预言存在于某些二维拓扑物态的激发谱之中(例如某些分数量子霍尔态的边缘激发,或者某些p波超导体的马约拉纳费米子)。

与我们熟知的玻色子和费米子(它们都属于“阿贝尔任意子”,交换它们只会给波函数带来一个简单的相位因子)不同,当两个或多个“非阿贝尔任意子”在二维平面上相互交换位置(这个过程在拓扑学上被称为“编织”,Braid)时,系统的多体波函数会经历一个非平庸的、矩阵形式的幺正变换!更重要的是,这个幺正变换的结果,不仅仅依赖于交换的次数,还依赖于它们编织的路径和顺序!

“也就是说,对这些非阿贝尔任意子进行受控的‘编织’操作,其本身就等同于在执行量子逻辑门运算!”秦风的脑海中,仿佛出现了一幅奇妙而壮丽的景象:无数个小小的、如同精灵般的“任意子”,在他的意念操控下,如同芭蕾舞者般在特制的二维拓扑材料平面上穿梭、缠绕、交换位置,它们每完成一次精妙绝伦的“编织舞步”,就完成了一次复杂的、受拓扑保护的量子计算任务!

“而且,由于这种计算是基于全局的拓扑性质的,它对局域的环境噪声和操作误差具有天然的、内在的容错能力!这……这简直是上帝为量子计算机量身打造的‘金钟罩铁布衫’啊!”

秦风感觉自己的每一个细胞都在因为这个伟大的构想而兴奋地颤抖。量子信息几何学,为他提供了描述和优化计算过程的数学语言和物理图像;而拓扑量子计算与非阿贝尔任意子,则为他指明了一条可能实现“物理层面完美计算”的具体技术路径!

这两束来自系统科技树的“微光”,如同两把蕴含着无穷神力的钥匙,瞬间打开了他脑海中无数扇尘封已久的灵感之门!他仿佛已经看到,一条通往“秦氏计算机”的康庄大道,正在自己脚下缓缓铺开。

“高维时空结构计算模型”:来自宇

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