奇异“粒子”让量子计算机更不容易出错

理论物理学家提出了一种新型粒子的存在，这种粒子不属于传统的费米子或玻色子分类。他们最近在《自然》杂志中详细描述了一种被称为“对位粒子”（paraparticle）的粒子。这虽然不是首次提出这种粒子概念，但该研究提供了详细的数学模型，有助于在量子计算机中设计实验来探索这种粒子。此外，这项研究还暗示，自然界中可能存在未被发现的基本粒子。

去年晚些时候发表在《科学》（Science）杂志上的另一项研究首次在虚拟一维宇宙中实验验证了另一种既非玻色子也非费米子的粒子——“任意子”（anyon）。此前，人们只能在二维系统中创建“任意子”。

由于其独特的行为，“对位粒子”和“任意子”有可能在未来某一天帮助量子计算机减少错误。

在《自然》杂志的研究中，德国马克斯·普朗克量子光学研究所和美国莱斯大学的研究人员合作开发了一个粒子模型。这种粒子可以存在于任何维度，并展示出与费米子或玻色子完全不同的特性，特别是它们遵循一种特殊的泡利不相容原则。

在《科学》杂志的研究中，哈佛大学的研究团队通过光波将同位素铷-87的原子悬浮在真空中。原子倾向于停在波谷处，只是偶尔从一个波谷跳到另一个波谷，距离不到一微米。通常情况下，这些原子表现得像玻色子，可以共享同一个槽。然而，通过周期性调整光的强度，研究人员成功改变了原子的行为，使得当两个原子交换位置时，它们的波函数以特定角度发生扭曲。这正是“任意子”的关键性质。

《自然》网站（www.nature.com）