通过编织 Fibonacci 任意子实验实现拓扑保护的 Hadamard 门

拓扑量子计算（TQC）是实现容错量子计算机最引人注目的架构之一。在 TQC 中，逻辑空间与量子门是拓扑保护的，即对局部扰动具有鲁棒性。然而，拓扑保护需要相当复杂的晶格模型与难以操控的动力学；即便是可实现通用 TQC 的最简单系统——Fibonacci 任意子系统——也缺乏物理实现，更不用说编织非阿贝尔任意子了。本文中，我们提出一种可实现 Fibonacci 任意子系统的盘模型，并构造具有 Fibonacci 任意子的拓扑保护逻辑空间。通过编织 Fibonacci 任意子，我们能在逻辑空间上实现通用量子门。我们的方案与平台无关。作为演示，我们通过三个 Fibonacci 任意子的 $15$ 次编织操作，仅用 $2$ 个核自旋量子比特在逻辑量子比特上实现了拓扑 Hadamard 门。通过随机基准测试，门保真度达到 97.18%。我们进一步通过实验证明逻辑空间与 Hadamard 门是拓扑保护的：热涨落引起的局部扰动仅导致全局相位。我们的工作是对 TQC 的原理验证，并为容错量子计算铺平了道路。