上海紐約大學和中國科學技術大學科學家共同發現了隱形傳輸由馬約拉納費米子（Majorana fermions）構成的量子態的新方法，這一發現可以帶來大型穩定量子計算和量子存儲設備的發展。上海紐約大學物理學助理教授Tim Byrnes和他的博士生Marek Narożniak，與來自中國科學技術大學潘建偉教授與朱曉波教授的團隊及其它科研機構合作開展了此項研究。其成果於3月3日發表於《物理評論快報》（Physical Review Letters），題為Emulating Quantum Teleportation of a Majorana Zero Mode Qubit。

　　隱形傳態（Teleportation）是一種傳輸量子態的方法，無論兩個位置之間相隔多遠、有何阻礙，這種方法都可使一個物體的量子態從一個位置即刻傳輸到另一位置，這一技術在量子計算機信息傳輸中至關重要。

　　在此次研究中，Byrnes教授和Narożniak用馬約拉納費米子構造了拓撲量子態。馬約拉納費米子是建造拓撲量子計算機的有力備選材料，而由此構建的拓撲量子態更不容易出現錯誤。

　　為實現隱形傳態，研究團隊將這些態編織成不同的量子態。“你可以把這個過程想象成編辮子，不同的‘辮子’就是你對量子態實施的不同操作。量子態包含的信息取決於當下‘辮子’是如何編的，”Narożniak解釋道，“我們編的‘辮子’能夠滿足隱形傳態的條件，所以我們基於此開發了一個隱形傳態的算法。”

　　由於僅憑現有技術難以搭建為實現隱形傳態研究的拓撲係統，Byrnes教授與Narożniak決定與中國科學技術大學博士後、文章共同第一作者黃合良合作，使用中科大超導量子比特處理器（Superconducting Qubit Quantum Processor），對提出的方法進行實驗模擬。結果表明，拓撲隱形傳態模式如預期運行成功。這個實驗也為未來研究者使用超導量子比特處理器進行拓撲係統模擬提供了借鑒。

　　研究團隊同時也發現了一種在模擬實驗中探測量子錯誤的新方法。得益於這種方法，他們能夠排除出現錯誤的量子，將量子模擬的保真度提高近15%。

　　“Marek最先提出了用馬約拉納費米子來實現隱形傳態，這是個很棒的提議。問題在於，使用這種類型的馬約拉納費米子無法構造所有的量子門。但因為量子隱形傳態恰好隻能通過編織量子門實現，所以這個提議非常適用於我們的研究，” Byrnes教授說，“我認為大家會對這個實驗印象深刻，並且這個實驗也為未來對拓撲量子計算的量子模擬定下了標準。”他們的團隊將繼續對編織態的應用進行研究。

　　該研究由上海紐約大學與中國科學技術大學等合作完成。中國科學技術大學博士後黃合良與上海紐約大學博士生Marek Narożniak為文章的共同第一作者，中國科學技術大學朱曉波教授為文章的通訊作者。