Flatiron 研究所的Dumitrescu等人使用可编程的离子阱量子处理器，将量子比特用基于斐波那契数列的准周期激光脉冲激发，创造了一种前所未有的物质相，带来了一种不易出错的量子信息存储方式。该研究成果于7月20日发表在《自然》杂志上。
该团队使用的是由10个囚禁在离子阱中的镱离子构建的量子处理器，每个离子可以使用激光脉冲进行单独操控，可以编码一个量子比特。为提高量子比特的相干时间，通常可以用周期性的激光脉冲调控离子以增加时间对称性。该团队则是通过使用有序但不重复的激光脉冲，使离子的时间对称性达到两种。以其他有序但不重复的东西为例：准晶。典型的晶体具有规则的重复结构，例如蜂窝状六边形。准晶仍然是有序的，但其模式却永远不会重复。准晶就像从更高维度投射或压扁到更低维度的晶体。这些更高维度甚至可以超出三维。例如，二维Penrose拼接是5维晶格的投影切片。
Dumitrescu等人在2018年便提出在时间而非空间维度创造准晶。周期性激光脉冲是交替发射，而研究人员则创建了基于斐波那契数列的准周期性激光脉冲方案。在这样的序列中，序列的每一部分都是前两部分的总和，这样的排列，就像准晶一样，是有序但不重复的。在一维量子系统中，非周期驱动可以产生非平庸的拓扑结构，使得量子系统对相干误差更加不敏感。实际的量子计算机是非常复杂的实验系统，所以该理论所预测的好处是否会在现实世界的量子比特中持续存在，仍然有待证实。在此次工作中，研究团队对该理论进行了验证。
他们分别使用周期性脉冲方案和基于斐波那契数列的准周期性激光脉冲方案作用在10个囚禁在离子阱中的镱离子构建的量子处理器上，重点是位于10个离子阵列边缘的量子比特，研究人员期望在那里看到新的物质相同时经历两种时间对称性。在周期性方案测试中，边缘的量子比特相干性保持了大约15个周期。在准周期模式下，量子比特在整个实验过程中保持量子态大约55个周期。Dumitrescu说：“有了这种准周期序列，就有了一种复杂的演化，可以抵消所有发生在边缘上的错误，正因为如此，边缘保持量子比特相干性的时间比你预期的要长得多。”
尽管这些发现表明，新的物质相可以作为长期的量子信息存储，但研究人员仍然需要在功能上将该相与量子计算结合起来。Dumitrescu说：“我们需要找到一种方法将其与计算挂钩。这是我们正在研究的一个开放性问题。”
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https://www.nature.com/articles/s41586-022-04853-4
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