在量子处理器上实现费米子 Laughlin 态
量子物理
2026-04-09 v2 介观与纳米尺度物理
强关联电子
摘要
强关联拓扑物态是现代凝聚态物理和量子信息技术的核心，但在材料系统中往往难以探测和控制。获取这些相的实验困难促使人们使用工程量子平台来模拟和操控奇异的拓扑态。其中，Laughlin 态是拓扑物质的基础，体现了分数化、任意子激发和不可压缩性。尽管其玻色子类比已在可编程量子模拟器上实现，但真正的费米子 Laughlin 态尚未在量子处理器上得到证实。在这里，我们在 IonQ 的 Aria-1 离子阱量子计算机上，使用高效且可扩展的哈密顿量变分拟设，在 16 量子比特电路上使用 369 个双量子比特门实现了 费米子 Laughlin 态。采用对称性验证误差缓解，我们提取了表征 Laughlin 态的关键可观测量，包括关联空穴和手性边缘模式，与精确对角化基准高度吻合。这项工作建立了一个可扩展的量子框架来模拟材料内禀的拓扑序，并为在数字量子处理器上探索其动力学和激发提供了起点。
引用
@article{arxiv.2503.13294,
title = {Realization of fermionic Laughlin state on a quantum processor},
author = {Lingnan Shen and Mao Lin and Cedric Yen-Yu Lin and Di Xiao and Ting Cao},
journal= {arXiv preprint arXiv:2503.13294},
year = {2026}
}