谷歌研究团队使用47个超导量子比特实现了一个周期性驱动的横向受激Ising模型，研究了对称性和噪声之间的相互作用，发现该系统的边缘模式对某些类型的对称性破坏噪声具有令人惊讶的鲁棒性。该成果于11月17日发表在《科学》杂志上。
量子系统的对称性可以产生不同拓扑简并基态。这种态的量子叠加原则上不受退相干的影响；此外，能隙将基态与激发态分离，进一步保护基态不受能量衰减的影响。因此，对称保护的基态可以形成无退相干的子空间，是拓扑量子计算的潜在候选者。支持对称保护拓扑态的一个例子是一维线中无自旋费米子的Kitaev模型，该模型的Z2宇称对称性导致一对简并基态。这些简并基态的拓扑性质通常由导线末端一对局域的Majorana边缘模（ MEMs ）来描述。然而物理噪声源并不一定尊重基本的对称性。在MEMs的背景下，人们已经在实验上实现了Kitaev模型，例如，在超导体附近具有自旋轨道相互作用的纳米线中。在这里，潜在的Z2对称性不能被封闭系统内的局部扰动所破坏。理论结果普遍认为MEMs仍然容易受到来自其开放固态环境的各种退相干效应的影响。实验结果还证实，亚间隙准粒子的密度往往比简单的热布居参数的预测高几个数量级。这些准粒子参与的非相干过程可以改变基态的宇称，从而破坏拓扑保护。这些结果突出了在实际开放系统环境中表征对称性保护程度的重要性。高保真度量子处理器和模拟器的出现为研究给定对称性的实际保护程度提供了一种替代方法。
谷歌研究团队使用一个周期驱动的超导量子比特系统来模拟MEMs，并全面研究它们在固态环境中对噪声的对称性保护。研究发现，保护程度敏感地依赖于噪声的物理特性，一般不会扩展到破坏基本对称性的噪声。基于47个超导量子比特，研究人员利用Jordan - Wigner变换（JWT ）将Kitaev模型映射为横向Ising自旋模型，该模型与量子比特链更加兼容，他们实现了具有Z2宇称对称性的非局域Majorana边缘模（ MEMs ）的一维受激Ising模型。JWT还将通常由费米子链中的局部Majorana算符之和表示的每个MEM映射为可以在量子处理器上单独表征的Pauli自旋算符之和。考虑到JWT的非局域性，Pauli基中的MEMs即使在封闭系统中也容易产生局域对称性破缺噪声，这与费米系统中的MEMs不同。尽管存在这个缺点，他们发现Z2宇称对称性和预热机制之间的相互作用赋予了MEMs对封闭系统热化和开放系统扰动（如低频噪声）的强恢复能力。更进一步，研究发现了一种在退相干情况下精确重建MEMs泡利展开式的方法，该方法可以推广到研究多体量子系统中的其他运动积分。该工作阐明了固体环境中噪声和对称保护边缘模式之间的复杂相互作用。
这些结果突出了物理噪声和保护之间复杂的相互作用，并表明在任何实验平台上测试对称性对开放系统动态的至关重要性。此外，他们发现，即使在退相干存在的情况下，MEMs等守恒量的泡利扩展也可以通过测量和重整化Pauli算的期望值来准确确定。这种消除误差的策略可以应用于研究更难经典计算的物理模型中的运动积分。
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