安德烈亚·杨获200万美元奖金，致力于研发更稳定的量子架构

尽管量子计算前景广阔，但它也有自身的脆弱性。即使是最微小的干扰也可能扰乱量子位中编码的信息。

加州大学圣塔芭芭拉分校（UC Santa Barbara）物理学教授安德烈亚·杨（Andrea Young）认为，答案在于一种更稳健但仍属假设性的“拓扑”量子计算方法，该方法在二十多年前就已提出。但这种策略也有其自身的挑战。“尽管拓扑保护的概念前景令人难以置信，但世界似乎已准备向前迈进，”他说，“将资源集中在传统量子位的工程上，尽管它们天生缺乏相干性。”

幸运的是，并非所有人都已放弃希望。加州理工学院（Caltech）布朗基础科学研究所（Brown Institute for Basic Sciences）宣布，杨教授荣获其国家布朗研究员奖（National Brown Investigator Awards）之一。该荣誉包括在五年内获得200万美元的资金，用于进一步发展创建拓扑量子系统所涉及的技术。

“我们为杨教授荣获享有盛誉的布朗研究员奖感到无比自豪，这是我们校园首次获得此奖项，也是安德烈亚在量子电子学领域新颖方法的有力证明，”加州大学圣塔芭芭拉分校校长亨利·T·杨（Henry T. Yang）说。“这一荣誉进一步巩固了加州大学圣塔芭芭拉分校在量子科学领域的领先地位，我们满怀期待地展望通过该奖项的支持将激发出的创造力和创新。”

量子计算机以量子叠加态或量子位的形式存储信息。不幸的是，这些量子位非常脆弱；与环境的微小相互作用都可能使叠加态坍缩到确定状态，从而破坏量子位中的信息。尽管人们已付出大量努力将量子位与背景热量和辐射隔离，但研究人员获得的边际收益却在递减。

量子计算的拓扑方法将量子位编码在量子系统中更大的纠缠模式中。例如，量子位可以编码在一组称为任意子（anyons）的准粒子在时空中追踪出的辫子中。这可能会使量子信息更加稳健，因为改变它的唯一方法是切断辫子的一条线，这相当于破坏其中一个任意子。

“非阿贝尔任意子至少在理论上几乎是神奇的，”杨说。“电子聚集在一起形成任意子，并且似乎自发地为你提供了一个已经去除了许多错误的量子位。”

然而，创建这样的设置一直难以实现，困扰了研究人员二十多年。一个关键的障碍是任意子本身的脆弱性。然而，杨实验室最近的进展已显示出一条新的前进道路。通过使用层层堆叠的原子级薄晶体，他的实验室已证明非阿贝尔任意子可以比科学家先前认为的更加稳健。杨计划利用这些进展和布朗基金会的资助来实现第一个可操作的拓扑量子位。“这是一个高风险项目，”杨承认。“许多类似的目标都未能兑现其承诺。”

该项目不仅仅具有实用意义。“除了制造更好的量子位之外，演示非阿贝尔任意子的编织还可以提供确凿的证据，证明这种极端奇异的物质阶段确实存在，”杨解释说。“而且，要证明量子纠错（实用量子计算的必要条件）实际上可行，没有比看到它在自然界中发生更好的证据了。”

“这并不容易，”他继续说道，“需要我们汇集物理学多个领域的专业知识。但在布朗基金会的支持下，我们拥有完成这项工作所需的全部资源。”

"我们对学术合作伙伴关系感到兴奋，这一关系使我们的学生能够接触到电影和娱乐业，"塔斯基吉大学教务长S. Keith Hargrove说。“加州大学圣塔芭芭拉分校（UCSB）在与塔斯基吉大学的外联和合作方面表现非凡，邀请并吸引我们的学生参与其中，通过Adriane Hopper Williams女士发起的夏季项目获得学术学分，并为两所学校创造独特的体验。我们打算通过教师交流进一步扩大我们的合作关系，并支持塔斯基吉大学电影学位的潜在发展。