В призванной уйти на новый уровень гибкости квантовой вычислительной архитектуры исследователи показали принципиально новый путь к универсальной обработке квантовой информации. В рамках совместной работы учёных из Чикагского университета Притцкера, Гарварда, Стоньи-Брук и компании Quantinuum была создана и протестирована полная последовательность операций на основе не-Abелианских любойонов. По словам авторов, это первая экспериментальная демонстрация, подтверждающая возможность поддержки широкого набора операций, требуемых для универсализации квантовых вычислений.

Негативные и неопределённость заявлений сохраняются: по словам Рубена Веррэсена из PME Чикагского университета, была реализована так называемая «универсальная дуга» операций — если сохранить информацию внутри появляющихся эффективных частиц в виде квантовых состояний и перемещать их, можно выполнить любую квантовую операцию. Эта формулировка подчёркнута в публикации в Nature, где описывается возможность манипуляций, которые ранее требовали иного подхода. Цитата: «если хранить информацию в этих появляющихся версиях кварков, и передвигать их, можно сделать любое квантовое вычисление», — отметил Верресен.

Авторы подчёркивают, что подход не только приближает создание общего квантового компьютера, но и может дать более эффективный путь к надёжным квантовым машинам за счёт снижения роли дорогостоящих процедур исправления ошибок. В контексте существующих систем ошибок, когда данные расправляются между большим числом физических кьюбитов, новая стратегия обещает уменьшить зависимость от так называемой «магической» подготовки состояний, что обычно требует значительных ресурсов.

Сама идея не-Abелианских кодов объясняет различие от обычных квбитов: такие кьюбиты внутри оборудования не существуют как отдельные частицы; их создают внутри квантовых цепей путём запутывания множества обычных кьюбитов в коллективном состоянии, которое ведёт себя как новый тип частицы с особым набором правил. Это позволяет кодам сохранять информацию и выполнять операции через процесс перемещения и «смешивания» таких любыхонов — и поэтому они называют «создаваемые вселенные» с уникальными свойствами.

В рамках эксперимента на платформах Quantinuum H2 были использованы пары любыхонов, соответствующих симметрии S3 — вращения и зеркальные отражения треугольника, что позволило закодировать топологические кьютриты, хранящие три уровня квантовой информации. Этого оказалось достаточно для реализации универсального набора операций только в сочетании braiding (перемещения) и fusion (слияния) между любонными состояниями. Именно сочетание braiding и fusion обеспечило три ключевых инструмента: один элементарный энтанглирующий ворота и две разные последовательности измерений, создаваемые путём слияния. Результат демонстрирует, что в принципе можно получить любую квантовую операцию, включая те, которые braiding alone не дал бы.

Помимо вычислительных последствий, новые состояния могут помочь исследовать фундаментальные вопросы физики. Авторы подчёркивают, что на данный момент работа не включала активное исправление ошибок; речь идёт о проверке принципов и сборке строительных блоков, которые должны в дальнейшем сочетаться с активной коррекцией ошибок. По словам Веррэсена, это «скорее доказательство принципа», а следующий шаг — объединить операции с активной коррекцией ошибок. В перспективе не-Abелианские любоины могут стать практической основой крупных масштабов fault-tolerant квантовых компьютеров.