拓扑量子计算是目前量子计算备受关注的前沿研究领域 。 然而 ， 今年杂志将一篇2018年关于实验发现的文章撤稿 ， 不仅引发了学术流程上的讨论 ， 也为拓扑量子计算蒙上了一层阴影 ， 因为找到马约拉纳零能模被认为是实现一种拓扑量子计算方案的重要里程碑 。 但是 ， 马约拉纳零能模 ， 这一全新的物理现象 ， 有坚实的理论基础 ，可以出现在很多不同的量子器件中 。 当然实现制备这些合格的量子器件 ， 需要高纯度高精度的材料 ， 需要积累大量的量子调控经验 ， 是非常具有挑战性的 。 一次试验的失败 ， 并不说明这一研究方向没有前途 。 相反 ， 这一领域有丰富的物理等待人们发现 ， 依然是未来建造量子计算机的可行方案之一 。 实现马约拉纳零能模依然是一个重大的物理发现 ， 物理学家仍在为之努力 。 这是一个振奋人心的研究方向 。 而我国在这一领域处于国际先列 。 在近日举行的拓扑量子计算进展研讨会上 ， 与会学者对实现拓扑超导及拓扑量子计算的几类主要方案及平台进行了介绍和讨论 ， 本文总结了这些新进展 。
撰文| 刘东（清华大学）、刘鑫（华中科技大学）
编辑| 张富春、张龙（中国科学院大学）
2021年9月22日 ， 拓扑量子计算进展研讨会在北京举行 。 这次研讨会由中国科学院大学卡弗里理论科学研究所组织 ， 由卡弗里所与中国科学院物理研究所共同举办 。 拓扑量子计算是利用拓扑材料中具有非阿贝尔统计的准粒子构筑量子比特、执行量子计算的研究方案 。 由于材料的拓扑稳定性 ， 拓扑量子计算有望解决量子比特退相干与容错量子计算的关键问题 ， 是量子计算的前沿研究领域 。 来自国内高校与研究所的专家分别介绍了实现拓扑超导及拓扑量子计算的几类主要方案 ， 包括超导/半导体纳米线、拓扑超导涡旋态、单层/界面和异质结拓扑超导、基于二维电子气的拓扑量子计算等重要研究进展 ， 并就拓扑量子计算领域的关键科学问题与未来发展方向进行了深入研讨 。 与会专家一致认为 ， 尽管围绕纳米线的研究遇到一定波折 ， 但作为整个领域 ， 拓扑量子计算仍极具生命力与希望 ， 并在不同方面都取得了实质性的进展 。
超导/半导体纳米线
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超导/半导体纳米线是实现马约拉纳零能模和拓扑量子计算的一个主流方案 ， 在国际上广受关注 ， 并被微软公司采纳为主要支持方向 。 该方案的材料生长制备和器件加工技术相对成熟 ， 并已经有明确、可行的理论路线图来实现非阿贝尔任意子编织和拓扑量子计算 。 虽然国内在纳米线方案方面起步较晚 ， 但是近期在该方案的探索和实施中取得了一系列突破性进展 。
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