我们的物理3D世界仅由两种类型的粒子组成：玻色子，包括光和著名的希格斯玻色子;和费米子——构成所有“东西”的质子、中子和电子，包括现在的公司。
不过，像哈佛大学乔治·瓦斯默·莱弗里特物理学教授阿什文·维什瓦纳特这样的理论物理学家并不喜欢将自己局限于我们的世界。例如，在二维环境中，各种新的粒子和物质状态都将成为可能。
Vishwanath的团队使用一种称为量子处理器的强大机器，首次制造了一种称为非阿贝尔拓扑序的全新物质相。该团队此前仅在理论上得到认可，但他们证明了被称为非阿贝尔任意子的奇异粒子的合成和控制，这些粒子既不是玻色子也不是费米子，而是介于两者之间的东西。
他们与量子计算公司Quantinuum的研究人员合作，将研究结果发表在《自然》杂志上。Vishwanath的团队包括前哈佛大学KennethC.Griffin艺术与科学研究生院学生NatTantivasadakarn'22(现就职于加州理工学院)和博士后RubenVerresen。
非阿贝尔任意子，被物理学家称为准粒子，仅在数学上可能存在于二维平面中。限定词“准”指的是这样一个事实：它们并不完全是粒子，而是通过物质的特定相(想想海浪)的长期激发，并且它们具有特殊的记忆承载能力。
除了创造物质的新相是令人兴奋的基础物理学这一事实之外，非阿贝尔任意子已被广泛认为是量子计算的潜在平台，这为研究成果注入了更重要的意义。
非阿贝尔任意子本质上是稳定的，这与其他量子计算平台上脆弱且容易出错的量子比特不同。当他们互相走动时，他们可以“记住”自己的过去——就像魔术师洗着藏着球的杯子一样。这种属性也使它们具有拓扑结构，或者能够在不失去其核心特性的情况下弯曲和扭曲。
出于所有这些原因，非阿贝尔任意子有一天可能会成为理想的量子位——远远超出当今经典计算机范围的计算能力单位——如果它们能够在更大的范围内被创建和控制的话。
坦蒂瓦萨达卡恩说：“稳定量子计算的一个非常有前途的途径是使用这些奇异的物质状态作为有效的量子位，并用它们进行量子计算。”“那么你就在很大程度上缓解了噪音问题。”
研究人员运用顽强的创造力来实现他们的奇异物质状态。为了最大限度地发挥Quantinuum最新H2处理器的功能，该团队从27个捕获离子的晶格开始。他们使用部分、有针对性的测量来依次增加量子系统的复杂性，最终有效地得到了一个工程化的量子波函数，该函数具有他们所追求的粒子的确切属性和特征。
维什瓦纳特说：“测量是量子力学最神秘的方面，它导致了薛定谔的猫等著名悖论和无数哲学辩论。”“在这里，我们使用测量作为工具来塑造感兴趣的量子态。”
作为一名理论家，Vishwanath珍惜在不同的物理学思想和应用之间跳跃的能力，而不受单一平台或技术的束缚。但在这项工作的背景下，他惊叹于不仅能够探索一种理论，而且能够实际证明它，特别是在量子力学领域进入一百周年之际。
“至少对我来说，这一切都很有效，而且我们可以做一些非常具体的事情，这真是令人惊讶，”维什瓦纳特说。“多年来，它确实连接了物理学的许多不同方面，从基础量子力学到这些新型粒子的最新想法。”
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