Các nhà vật lý tạo ra các hạt khó nắm bắt ghi nhớ quá khứ của chúng

Bốn mươi năm trước, Frank Wilczek đang nghiên cứu về một loại hạt kỳ lạ chỉ có thể sống trong một vũ trụ phẳng. Nếu đặt bút lên giấy và thực hiện các tính toán, Wilczek sẽ phát hiện ra rằng những hạt lúc bấy giờ là lý thuyết này nắm giữ một ký ức ở thế giới khác về quá khứ của chúng, một ký ức được dệt quá kỹ lưỡng vào kết cấu của thực tại để bất kỳ sự xáo trộn nào cũng có thể xóa bỏ được.

Tuy nhiên, không thấy có lý do gì mà tự nhiên lại cho phép những con quái vật kỳ lạ như vậy tồn tại, nhà vật lý tương lai đoạt giải Nobel đã chọn không đi theo các thí nghiệm tưởng tượng của mình để đi đến những kết luận kỳ lạ nhất của chúng — bất chấp sự phản đối của cộng tác viên Anthony Zee, một nhà vật lý lý thuyết nổi tiếng tại Viện Nghiên cứu Khoa học và Công nghệ. Đại học California, Santa Barbara.

“Tôi nói, 'Thôi nào, Tony, mọi người sẽ chế nhạo chúng ta mất',” anh kể lại Wilczek, hiện là giáo sư tại Viện Công nghệ Massachusetts.

Những người khác không quá miễn cưỡng. Các nhà nghiên cứu đã chi hàng triệu đô la trong hơn ba thập kỷ qua để cố gắng nắm bắt và chế ngự các vật thể giống như hạt, chúng có biệt danh khó hiểu là những người không phải abelian.

Bây giờ hai thí nghiệm mang tính bước ngoặt cuối cùng đã thành công và không ai cười. Wilczek nói: “Đây từng là mục tiêu và giờ nó đã bị tấn công.

Các nhà vật lý làm việc với công ty Quantinuum công bố hôm nay rằng họ đã sử dụng bộ xử lý H2 thế hệ tiếp theo mới được công bố của công ty để tổng hợp và thao túng bất kỳ người nào không phải abelian trong một giai đoạn mới của vật chất lượng tử. Công việc của họ sau một bản in trước được đăng vào mùa thu năm ngoái, trong đó các nhà nghiên cứu với Google đã tôn vinh sự đan xen rõ ràng đầu tiên của các vật thể không phải là abelian, một bằng chứng về khái niệm rằng thông tin có thể được lưu trữ và thao tác trong bộ nhớ chung của chúng. Cùng với nhau, các thí nghiệm uốn cong sức mạnh ngày càng tăng của các thiết bị lượng tử đồng thời mang đến cái nhìn tiềm năng về tương lai của máy tính: Bằng cách duy trì các bản ghi gần như không thể phá hủy về hành trình của chúng trong không gian và thời gian, những người không phải là người Abelian có thể cung cấp nền tảng hứa hẹn nhất để xây dựng khả năng chịu lỗi máy tính lượng tử.

“Là khoa học thuần túy, nó chỉ là, ồ,” nói Ady Stern, một nhà lý thuyết vật chất ngưng tụ tại Viện Khoa học Weizmann ở Israel, người đã dành cả sự nghiệp của mình để nghiên cứu các vật thể. “Điều này đưa bạn đến gần hơn [với điện toán lượng tử tô pô]. Nhưng nếu có một điều mà vài thập kỷ qua đã cho chúng ta thấy, thì đó là một con đường dài và quanh co.”

Máy tính phẳng

Vào năm 1982, Wilczek đã giúp mở mang đầu óc của các nhà vật lý về một bầy hạt có thể tồn tại trong hai chiều. Ông đã tìm ra các hệ quả của việc giới hạn các định luật lượng tử trong một vũ trụ phẳng hoàn toàn giả thuyết, và phát hiện ra rằng nó sẽ chứa các hạt lạ với spin và điện tích phân số. Hơn nữa, việc hoán đổi các hạt không thể phân biệt được có thể thay đổi chúng theo những cách không thể có đối với các đối tác ba chiều của chúng. Wilczek tên táo tợn các hạt hai chiều này bất kỳ, vì chúng dường như có khả năng làm hầu hết mọi thứ.

Wilczek tập trung vào các bất kỳ “abelian” đơn giản nhất, các hạt mà khi hoán đổi vị trí sẽ thay đổi theo những cách tinh vi mà không thể phát hiện trực tiếp được.

Anh ấy đã ngừng khám phá tùy chọn hoang dã hơn - bất kỳ người nào không phải là abelian, các hạt có chung ký ức. Hoán đổi vị trí của hai bất kỳ ai không phải là abelian sẽ tạo ra hiệu ứng có thể quan sát trực tiếp. Nó chuyển trạng thái của hàm sóng dùng chung của chúng, một đại lượng mô tả bản chất lượng tử của hệ thống. Nếu bạn tình cờ bắt gặp hai bất kỳ phi abelian nào giống hệt nhau, thì bằng cách đo trạng thái của chúng, bạn có thể biết liệu chúng luôn ở những vị trí đó hay chúng đã đi ngang qua nhau — một sức mạnh mà không hạt nào khác có thể khẳng định được.

Đối với Wilczek, khái niệm đó dường như quá viển vông để phát triển thành một lý thuyết chính thức. “Những loại trạng thái vật chất nào hỗ trợ chúng?” anh nhớ lại suy nghĩ.

Nhưng vào năm 1991, hai nhà vật lý xác định các trạng thái đó. Họ dự đoán rằng, khi chịu tác dụng của từ trường đủ mạnh và nhiệt độ đủ lạnh, các electron dính vào một bề mặt sẽ xoáy vào nhau theo đúng cách để tạo thành các anon không abel. Các bất kỳ sẽ không phải là các hạt cơ bản — thế giới 3D của chúng ta cấm điều đó — nhưng “giả hạt.” Đây là những tập hợp các hạt, nhưng chúng tốt nhất nên được coi là những đơn vị riêng lẻ. Chuẩn hạt có vị trí và hành vi chính xác, giống như tập hợp các phân tử nước tạo ra sóng và xoáy nước.

Năm 1997, Alexei Kitaev, một nhà lý thuyết tại Viện Công nghệ California, chỉ ra rằng những giả hạt như vậy có thể đặt nền tảng hoàn hảo cho máy tính lượng tử. Các nhà vật lý từ lâu đã say sưa với khả năng khai thác thế giới lượng tử để thực hiện các phép tính vượt quá khả năng của các máy tính thông thường và các bit nhị phân của chúng. Nhưng qubit, khối xây dựng giống như nguyên tử của máy tính lượng tử, rất mong manh. Các hàm sóng của họ sụp đổ khi chạm nhẹ nhất, xóa ký ức và khả năng thực hiện các phép tính lượng tử của họ. Sự mỏng manh này có tham vọng phức tạp là kiểm soát các qubit đủ lâu để chúng hoàn thành các phép tính dài dòng.

Kitaev nhận ra rằng bộ nhớ dùng chung của những người không phải abelian có thể đóng vai trò là một qubit lý tưởng. Đối với người mới bắt đầu, nó có thể uốn được. Bạn có thể thay đổi trạng thái của qubit — lật số không thành số một — bằng cách hoán đổi vị trí của các bất kỳ theo cách được gọi là “bện”.

Bạn cũng có thể đọc to trạng thái của qubit. Chẳng hạn, khi các bất kỳ không phải là abelian đơn giản nhất được tập hợp lại với nhau và “hợp nhất”, chẳng hạn, chúng sẽ phát ra một chuẩn tinh hạt khác chỉ khi chúng được bện lại. Quasiparticle này phục vụ như một bản ghi vật lý về cuộc hành trình xuyên không gian và thời gian của chúng.

Và điều quan trọng là, bộ nhớ cũng gần như không thể sửa chữa được. Miễn là các hạt bất kỳ được giữ cách xa nhau, việc chọc vào bất kỳ hạt riêng lẻ nào sẽ không làm thay đổi trạng thái của cặp đó — dù là XNUMX hay XNUMX. Bằng cách này, ký ức tập thể của họ bị cắt đứt một cách hiệu quả khỏi tạp âm của vũ trụ.

“Đây sẽ là nơi hoàn hảo để che giấu thông tin,” nói Maissam Barkeshli, một nhà lý thuyết vật chất ngưng tụ tại Đại học Maryland.

Electron bất thường

Đề xuất của Kitaev được gọi là tính toán lượng tử “tô pô” vì nó dựa trên cấu trúc liên kết của các dải bện. Thuật ngữ này đề cập đến các đặc điểm chung của bím tóc - ví dụ: số lượt - không bị ảnh hưởng bởi bất kỳ biến dạng cụ thể nào trên đường đi của chúng. Hầu hết các nhà nghiên cứu hiện nay tin rằng bím tóc là tương lai của điện toán lượng tử, ở dạng này hay dạng khác. Ví dụ, Microsoft có các nhà nghiên cứu đang cố gắng thuyết phục các electron trực tiếp hình thành các bất kỳ không abelian. Hiện tại, công ty đã đầu tư hàng triệu đô la vào việc chế tạo những sợi dây nhỏ — ở nhiệt độ đủ lạnh — sẽ chứa các loại chuẩn tinh có thể bện đơn giản nhất ở đầu của chúng. Kỳ vọng là ở những nhiệt độ thấp này, các electron sẽ tập hợp một cách tự nhiên để tạo thành các anyon, từ đó có thể bện thành các qubit đáng tin cậy.

Tuy nhiên, sau một thập kỷ nỗ lực, những nhà nghiên cứu đó vẫn đấu tranh để chứng minh rằng cách tiếp cận của họ sẽ hiệu quả. Một tuyên bố gây chú ý vào năm 2018 rằng cuối cùng họ đã phát hiện ra loại quasiparticle không phải là abelian đơn giản nhất, được gọi là “chế độ 2021 của Majorana”, sau đó là một tuyên bố rút lại nổi tiếng tương tự vào năm XNUMX. Công ty đã báo cáo tiến trình mới trong một báo cáo in trước 2022, nhưng ít nhà nghiên cứu độc lập mong đợi sớm thấy được sự thành công của việc bện.

Những nỗ lực tương tự để biến các electron thành các anyon phi abel cũng bị đình trệ. Bob Willett của Nokia Bell Labs đã có lẽ đến gần nhất trong nỗ lực của mình để chặn các electron trong gali arsenua, nơi dấu hiệu đầy hứa hẹn nhưng tinh tế của bện tồn tại. Tuy nhiên, dữ liệu lộn xộn và nhiệt độ cực lạnh, vật liệu siêu tinh khiết và từ trường cực mạnh khiến thí nghiệm khó tái tạo.

“Đã có một lịch sử lâu dài về việc không quan sát bất cứ điều gì,” nói Eun Ah Kim của Đại học Cornell.

Tuy nhiên, các electron sắp xếp lại không phải là cách duy nhất để tạo ra các quasiparticle không abelian.

“Tôi đã từ bỏ tất cả những điều này,” Kim, người đã dành nhiều năm để tìm ra cách phát hiện bất kỳ ai khi còn là sinh viên mới tốt nghiệp và hiện đang cộng tác với Google, cho biết. “Rồi đến mô phỏng lượng tử.”

Qubit tuân thủ

Bộ xử lý lượng tử đang thay đổi cuộc săn lùng bất kỳ ai. Thay vì cố gắng điều khiển các đám electron xếp thành hàng, trong những năm gần đây, các nhà nghiên cứu đã bắt đầu sử dụng các thiết bị này để bẻ cong các qubit riêng lẻ theo ý muốn của chúng. Một số nhà vật lý coi những nỗ lực này là mô phỏng, bởi vì qubit bên trong bộ xử lý là sự trừu tượng hóa của các hạt (trong khi bản chất vật lý của chúng thay đổi từ phòng thí nghiệm này sang phòng thí nghiệm khác, bạn có thể hình dung chúng như các hạt quay quanh một trục). Nhưng bản chất lượng tử của các qubit là có thật, vì vậy — mô phỏng hay không — các bộ xử lý đã trở thành sân chơi cho các thí nghiệm tô pô.

“Nó thổi sức sống mới” vào lĩnh vực này, cho biết Fiona Burnell, một nhà lý thuyết vật chất ngưng tụ tại Đại học Minnesota, “bởi vì rất khó để tạo ra các hệ thống trạng thái rắn.”

Tổng hợp bất kỳ onon nào trên bộ xử lý lượng tử là một cách khác để tận dụng sức mạnh của bím tóc Kitaev: Chấp nhận rằng qubit của bạn tầm thường và sửa lỗi của chúng. Các qubit kém chất lượng ngày nay không hoạt động được lâu, vì vậy bất kỳ qubit nào được tạo ra từ chúng cũng sẽ có thời gian tồn tại ngắn. Ước mơ là đo lường nhanh chóng và lặp đi lặp lại các nhóm qubit và sửa lỗi khi chúng xuất hiện, nhờ đó kéo dài tuổi thọ của các bất kỳ. Phép đo xóa thông tin lượng tử của một qubit riêng lẻ bằng cách thu gọn chức năng sóng của nó và biến nó thành một bit cổ điển. Điều đó cũng sẽ xảy ra ở đây, nhưng thông tin quan trọng sẽ không thể chạm tới — ẩn trong trạng thái tập thể của nhiều người. Bằng cách này, Google và các công ty khác hy vọng sẽ tăng cường qubit bằng các phép đo nhanh và hiệu chỉnh nhanh (trái ngược với nhiệt độ thấp).

“Kể từ Kitaev,” nói Mike Zaletel, một nhà vật lý vật chất ngưng tụ tại Đại học California, Berkeley, “đây là cách mọi người nghĩ rằng việc sửa lỗi lượng tử có thể sẽ hoạt động.”

Google đã lấy một bước quan trọng hướng tới sửa lỗi lượng tử vào mùa xuân năm 2021, khi các nhà nghiên cứu tập hợp khoảng hai chục qubit vào một lưới đơn giản nhất có khả năng sửa lỗi lượng tử, một pha của vật chất được gọi là mã toric.

Việc tạo mã toric trên bộ xử lý của Google tương đương với việc buộc mỗi qubit phải hợp tác chặt chẽ với các qubit lân cận bằng cách nhẹ nhàng thúc đẩy chúng bằng các xung vi sóng. Không được đo lường, một điểm qubit theo chồng chất của nhiều hướng có thể. Bộ xử lý của Google cắt giảm một cách hiệu quả các tùy chọn đó bằng cách làm cho mỗi qubit phối hợp trục quay của nó với bốn lân cận theo những cách cụ thể. Mặc dù mã toric có các thuộc tính cấu trúc liên kết có thể được sử dụng để sửa lỗi lượng tử, nhưng về bản chất, nó không lưu trữ các quasiparticle không phải abelian. Để làm được điều đó, Google đã phải chuyển sang một thủ thuật kỳ lạ được biết đến từ lâu đối với các nhà lý thuyết: một số điểm không hoàn hảo nhất định trong mạng lưới qubit, được gọi là “khuyết tật xoắn”, có thể thu được phép thuật phi abelian.

Mùa thu năm ngoái, Kim và Yuri Lensky, một nhà lý thuyết tại Cornell, cùng với các nhà nghiên cứu của Google, đã đăng một công thức cho dễ dàng làm và bện các cặp khiếm khuyết trong mã toric. Trong một bản in trước được đăng ngay sau đó, các nhà thực nghiệm tại Google báo cáo thực hiện ý tưởng đó, liên quan đến việc cắt đứt kết nối giữa các qubit lân cận. Kết quả là các lỗ hổng trong lưới qubit hoạt động giống như loại quasiparticle không phải là abelian đơn giản nhất, các chế độ không Majorana của Microsoft.

“Phản ứng ban đầu của tôi là 'Chà, Google chỉ mô phỏng những gì Microsoft đang cố gắng xây dựng. Đó là một khoảnh khắc linh hoạt thực sự, anh nói Tyler Ellison, một nhà vật lý tại Đại học Yale.

Bằng cách điều chỉnh các kết nối mà chúng cắt, các nhà nghiên cứu có thể di chuyển các biến dạng. Họ tạo ra hai cặp khuyết tật không phải abelian, và bằng cách trượt chúng xung quanh bàn cờ XNUMX x XNUMX qubit, họ chỉ vừa vặn tạo ra một bím tóc. Các nhà nghiên cứu từ chối bình luận về thí nghiệm của họ, đang được chuẩn bị để công bố, nhưng các chuyên gia khác ca ngợi thành tích này.

“Trong rất nhiều công việc của mình, tôi vẽ nguệch ngoạc những bức tranh trông giống nhau,” Ellison nói. “Thật ngạc nhiên khi thấy rằng họ đã thực sự chứng minh điều này.”

Sơn theo phép đo

Trong khi đó, một nhóm các nhà lý thuyết đứng đầu bởi Ashvin Vishwanath tại Đại học Harvard đang lặng lẽ theo đuổi điều mà nhiều người coi là một mục tiêu thậm chí còn cao cả hơn: tạo ra một pha phức tạp hơn của vật chất lượng tử trong đó các bất kỳ phi abel thực sự - trái ngược với các khuyết tật - phát sinh một cách tự nhiên trong một pha nguyên sơ của vật chất. “Khiếm khuyết của [Google] là một thứ gì đó non nớt,” Burnell, người không tham gia vào cả hai nỗ lực, cho biết.

Bất kỳ ai thuộc cả hai loại đều sống trong các pha của vật chất có bản chất tô pô được xác định bởi các tấm thảm phức tạp của các sợi tơ, các kết nối lượng tử được gọi là sự vướng víu. Các hạt vướng víu hành xử theo một cách phối hợp và khi hàng nghìn tỷ hạt vướng vào nhau, chúng có thể gợn sóng theo các pha phức tạp đôi khi được ví như nhảy múa. Trong các pha có trật tự topo, sự vướng víu tổ chức các hạt thành các vòng spin thẳng hàng. Khi một vòng lặp bị cắt, mỗi đầu là một bất kỳ.

Thứ tự cấu trúc liên kết có hai hương vị. Các giai đoạn đơn giản như mã toric có “thứ tự abelian”. Ở đó, kết thúc lỏng lẻo là bất cứ ai abelian. Nhưng các nhà nghiên cứu đang tìm kiếm những người bất kỳ không phải abelian thực sự đã đặt mục tiêu của họ vào một tấm thảm hoàn toàn khác và phức tạp hơn nhiều với trật tự phi abelian.

Nhóm của Vishwanath đã giúp nấu một giai đoạn với thứ tự abelian vào năm 2021. Họ mơ ước được tiến xa hơn, nhưng việc ghép các qubit thành các mẫu vướng víu không abelian tỏ ra quá phức tạp đối với các bộ xử lý không ổn định ngày nay. Vì vậy, phi hành đoàn đã lùng sục tài liệu để tìm những ý tưởng mới.

Họ tìm thấy manh mối trong một đôi of giấy tờ từ nhiều thập kỷ trước. Hầu hết các thiết bị lượng tử tính toán bằng cách xoa bóp các qubit của chúng nhiều như người ta có thể vò một chiếc gối, theo một cách nhẹ nhàng mà không có thứ gì bay ra ngoài qua các đường nối. Cần có thời gian để đan xen cẩn thận sự vướng víu thông qua các hoạt động “đơn nhất” này. Nhưng vào đầu những năm 2000, Robert Raussendorf, một nhà vật lý hiện đang làm việc tại Đại học British Columbia, đã tìm ra một con đường tắt. Bí quyết là cắt bỏ các phần của hàm sóng bằng cách sử dụng phép đo - quá trình thường giết chết các trạng thái lượng tử.

“Đó là một hoạt động thực sự bạo lực,” nói Ruben Verresen, một trong những cộng tác viên của Vishwanath tại Harvard.

Raussendorf và các cộng tác viên của ông đã trình bày chi tiết cách các phép đo chọn lọc trên một số qubit nhất định có thể chuyển sang trạng thái không bị rối và cố ý đặt nó vào trạng thái bị vướng víu, một quá trình mà Verresen ví như việc cắt đá cẩm thạch để tạc một bức tượng.

Kỹ thuật này có một mặt tối mà ban đầu các nhà nghiên cứu đã cố gắng tạo ra các giai đoạn phi abelian đã làm thất bại: Phép đo tạo ra kết quả ngẫu nhiên. Khi các nhà lý thuyết nhắm mục tiêu vào một giai đoạn cụ thể, các phép đo khiến cho những người không phải là người Abel bị lốm đốm một cách ngẫu nhiên, như thể các nhà nghiên cứu đang cố gắng vẽ nàng Mona Lisa bằng cách bắn tung tóe sơn lên một tấm vải. Verresen nói: “Có vẻ như là một cơn đau đầu hoàn toàn.

Vào cuối năm 2021, nhóm của Vishwanath đã tìm ra một giải pháp: tạo ra hàm sóng của lưới qubit với nhiều vòng đo. Với vòng đầu tiên, họ đã biến một pha nhàm chán của vật chất thành một pha abelian đơn giản. Sau đó, họ đưa pha đó về phía trước thành một vòng đo thứ hai, tiếp tục đục đẽo nó thành một pha phức tạp hơn. Bằng cách chơi trò chơi nôi mèo topo này, họ nhận ra rằng họ có thể giải quyết vấn đề ngẫu nhiên trong khi di chuyển từng bước, leo lên một bậc thang gồm các giai đoạn ngày càng phức tạp để đạt được một giai đoạn với trật tự phi abelian.

Verresen nói: “Thay vì thử ngẫu nhiên các phép đo và xem kết quả bạn nhận được, bạn muốn nhảy qua toàn cảnh các pha của vật chất. Đó là một cảnh quan topo mà các nhà lý thuyết chỉ mới gần đây bắt đầu hiểu.

Mùa hè năm ngoái, nhóm đã đưa lý thuyết của họ vào thử nghiệm trên bộ xử lý bẫy ion H1 của Quantinuum, một trong những thiết bị lượng tử duy nhất có thể thực hiện các phép đo khi đang di chuyển. Giống như nhóm Google, họ tạo mã toric abelian và bện các khuyết tật không phải abelian của nó. Họ đã cố gắng đạt được giai đoạn phi abelian nhưng không thể đạt được điều đó chỉ với 20 qubit.

Nhưng rồi một nhà nghiên cứu tại Quantinuum, Henrik Dreyer, gạt Verresen sang một bên. Sau khi thề giữ bí mật với một thỏa thuận không tiết lộ, anh ta nói với Verresen rằng công ty có một thiết bị thế hệ thứ hai. Điều quan trọng là H2 có 32 qubit khổng lồ. Phải mất một khoản tài chính đáng kể, nhưng nhóm đã quản lý để thiết lập pha phi abelian đơn giản nhất trên 27 trong số các qubit đó. “Nếu chúng tôi có ít hơn một hoặc hai qubit, tôi không nghĩ chúng tôi có thể làm được,” Vishwanath nói.

Các thí nghiệm của họ đánh dấu sự phát hiện không thể có được đầu tiên về pha vật chất phi abelian. “Nhận ra một trật tự topo phi abelian là điều mà mọi người đã muốn làm từ lâu,” Burnell nói. “Đó chắc chắn là một mốc quan trọng.”

Công việc của họ đạt đến đỉnh cao trong việc bện ba cặp bất kỳ phi abel sao cho quỹ đạo của chúng trong không gian và thời gian tạo thành một mô hình được gọi là các vòng Borromean, kiểu bện đầu tiên của các bất kỳ phi abel. Ba chiếc nhẫn Borromean không thể tách rời khi ở cùng nhau, nhưng nếu bạn cắt một chiếc thì chiếc còn lại sẽ vỡ ra.

“Có một loại yếu tố gee-whiz,” Wilczek nói. “Cần có sự kiểm soát to lớn của thế giới lượng tử để tạo ra những vật thể lượng tử này.”

Big Chill

Khi các nhà vật lý khác ăn mừng những cột mốc quan trọng này, họ cũng nhấn mạnh rằng Google và Quantinuum đang chạy một cuộc đua khác với những đối thủ như Microsoft và Willett. Việc tạo ra các pha cấu trúc liên kết trên bộ xử lý lượng tử giống như tạo ra khối băng nhỏ nhất thế giới bằng cách xếp chồng vài chục phân tử nước lên nhau — theo họ, rất ấn tượng, nhưng gần như không thỏa mãn bằng việc xem một phiến băng hình thành tự nhiên.

“Toán học cơ bản cực kỳ đẹp và có thể xác thực điều đó chắc chắn đáng giá,” cho biết Chetan Nayak, một nhà nghiên cứu tại Microsoft, người đã thực hiện công việc tiên phong trên các hệ thống không phải là abelian. Nhưng về phần mình, anh ấy nói, anh ấy vẫn hy vọng nhìn thấy một hệ thống tự ổn định ở trạng thái với kiểu rối phức tạp này khi được làm mát.

Barkeshli nói: “Nếu điều này được nhìn thấy một cách rõ ràng trong [các thí nghiệm của Willett], tâm trí của chúng ta sẽ bị thổi bay mất. Nhìn thấy nó trong một bộ xử lý lượng tử “thật tuyệt, nhưng không ai bị thổi bay.”

Theo Barkeshli, khía cạnh thú vị nhất của những thí nghiệm này là tầm quan trọng của chúng đối với tính toán lượng tử: Các nhà nghiên cứu cuối cùng đã chỉ ra rằng họ có thể tạo ra các thành phần cần thiết, 26 năm sau đề xuất ban đầu của Kitaev. Bây giờ họ chỉ cần tìm ra cách thực sự đưa chúng vào hoạt động.

Một nhược điểm là giống như Pokémon, bất kỳ loài nào cũng có rất nhiều loài khác nhau, mỗi loài có điểm mạnh và điểm yếu riêng. Ví dụ, một số người có ký ức phong phú hơn về quá khứ của họ, khiến bím tóc của họ trở nên mạnh mẽ hơn về mặt tính toán. Nhưng thuyết phục họ tồn tại thì khó hơn. Bất kỳ kế hoạch cụ thể nào cũng sẽ phải cân nhắc những sự đánh đổi như vậy, nhiều trong số đó vẫn chưa được hiểu rõ.

Vishwanath nói: “Bây giờ chúng ta có khả năng tạo ra các loại trật tự tô pô khác nhau, những điều này trở thành hiện thực và bạn có thể nói về những sự đánh đổi này bằng những thuật ngữ cụ thể hơn.

Cột mốc tiếp theo sẽ là sửa lỗi thực sự, điều mà cả Google và Quantinuum đều không thử. Các qubit bện của chúng bị ẩn nhưng không được bảo vệ, điều này sẽ yêu cầu đo các qubit bên dưới yếu ớt và nhanh chóng sửa lỗi của chúng trong thời gian thực. Cuộc trình diễn đó sẽ là một bước ngoặt trong tính toán lượng tử, nhưng phải mất nhiều năm nữa - nếu điều đó thậm chí có thể xảy ra.

Cho đến lúc đó, những người lạc quan hy vọng những thí nghiệm gần đây này sẽ khởi động một chu kỳ trong đó các máy tính lượng tử tiên tiến hơn dẫn đến khả năng kiểm soát tốt hơn đối với các quasiparticle không phải abelian, và sự kiểm soát đó đến lượt nó sẽ giúp các nhà vật lý phát triển các thiết bị lượng tử có khả năng hơn.

“Chỉ cần đưa ra sức mạnh của phép đo,” Wilczek nói, “đó là thứ có thể thay đổi cuộc chơi.”