本报讯 我校郭光灿院士团队在量子模拟研究中取得重要进展。团队李传锋、许金时、韩永建等人与其合作者利用自主研制的光学量子模拟器研究马约拉纳零模的非阿贝尔交换特性，实现了具有拓扑特性的非阿贝尔几何相位，并演示了拓扑量子计算的普适量子门操作。成果在线发表在10月19日的国际权威期刊《科学·进展》上。

 两条Kitaev链支持的四个马约拉纳零模(A,B, C, D)交换示意图。

马约拉纳零模是近年来物理学的研究热点。常见的玻色子和费米子具有阿贝尔统计特性，而马约拉纳零模的特异之处在于它具有非阿贝尔统计特性，可以用来实现拓扑量子计算。问题是怎么才能得到马约拉纳零模呢？很幸运，理论物理学家给出了答案：在一条Kitaev链的两端就蕴含着两个马约拉纳零模。通过测量两条Kitaev链上的四个马约拉纳零模交换时所产生的几何位相（Berry相位），就可以直接反映它们的非阿贝尔交换特性。而几何相位描述了量子系统经过绝热循环演化后初态与末态之间的相位差，在基础物理研究和实际应用中均具有重要价值。 李传锋研究组在前期量子模拟单个Kitaev链上的两个马约拉纳零模的交换操作[Nature Communications 7,13194 (2016)]基础上，进一步提升自主研制的光学量子模拟器的性能，实现了对两条Kitaev链上四个马约拉纳零模交换操作的量子模拟。

研究组通过在不同的位置施加相位噪声和反转噪声，实验验证了这一重要特性。实验搭建的16模式的空间级联干涉仪有很好的相位稳定性，各类门操作的保真度均大于92%。 这项工作展示了马约拉纳零模的基本性质，验证了基于马约拉纳零模的拓扑量子计算的基本原理，并进一步拓展了光学量子模拟器的模拟能力。 该论文共同第一作者是许金时教授和孙凯特任副研究员。 （宗合）