清华大学首次观测到拓扑缺陷的量子叠加，为量子模拟研究开辟新方向

清华大学首次观测到拓扑缺陷的量子叠加，为量子模拟研究开辟新方向

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近日，清华大学交叉信息研究院段路明课题组在离子阱量子模拟领域取得重要进展，首次在实验上观测到拓扑缺陷的量子叠加。这一突破性成果不仅验证了理论预言，也为理解量子相变的动力学过程提供了新的实验依据。

拓扑缺陷作为一个基本的数学概念，在磁学、高温超导、大统一理论、宇宙学等物理领域具有广泛的应用。此前的实验研究通常只关注拓扑缺陷的密度等经典性质，虽然有理论工作预言了拓扑缺陷的量子叠加态，并将其应用于理解量子相变的动力学过程，但该现象的实验观测受到整个量子系统的退相干和量子态制备与测量误差的限制而难以实现。

图1.自旋扭结随时间演化产生不同空间位置量子叠加态的示意图

在最新研究中，研究人员通过对各个离子量子比特的单独寻址操控，在20个离子的一维离子链上制备了单个自旋扭结的初态。研究人员进而利用长程相互作用的横场伊辛模型实现平缓的自旋扭结有效势场，观察到自旋扭结在动力学演化过程中由于量子干涉效应分裂成位于不同位置的叠加态。

这项研究不仅展示了拓扑缺陷量子叠加态的实验观测，也为未来量子计算和量子模拟技术的发展提供了新的思路和方法。相关研究成果已发表在国际知名学术期刊上，引起了学术界的广泛关注和讨论。

本文原文来自搜狐新闻