基于 Dzyaloshinskii-Moriya 互作用稳定的 Skyrmionic 量子比特：作为量子比特和量子门的平台

量子计算超越了经典确定性比特处理范式，利用叠加和纠缠等固有量子现象。在本文中，我们提出了一种基于 Dzyaloshinskii-Moriya 互作用 (DMI) 稳定的二维自旋晶格中的 Skyrmionic 状态实现量子比特的框架。该模型包含竞争性交换互作用、垂直磁各向异性和鞦韦耦合，通过在周期边界条件 (PBC) 和开放边界条件 (OBC) 下的精确对角化求解。在 PBC 条件下，存在一种由 DMI、交换、场和各向异性定义的参数空间中的量子 Skyrmion 相；而 OBC 条件则偏好经典的、受拓扑保护的 Skyrmion。我们在两种 Skyrmion 类型上实现了量子逻辑门（Pauli X、Y、Z、Hadamard）。能量密度和纠缠熵分析表明，量子 Skyrmion 因 DMI 驱动的脱缔而受到影响，门保真度下降；而经典 Skyrmion 保持稳定性。我们进行了包括驱动效应和 Lindblad 脱缔在内的量子比特动力学的精确仿真，展示了可调的无规则能级和相干的 Bloch 球操控，表明这些 Skyrmionic 状态是量子比特实现的有前景的候选对象。总体而言，Dzyaloshinskii-Moriya 互作用在双重角色中发挥作用——既稳定 Skyrmionic 量子比特，又在门操作期间引发脱缔。