我国科研团队在量子计算领域取得突破性进展，成功在百比特级超导量子芯片上实现了一种新型热拓扑边缘态，为解决对称性保护的拓扑边缘态易受热噪声干扰的难题提供了创新性方案。该成果由浙江大学王浩华教授团队、浙江大学杭州国际科创中心郭秋江研究员团队以及清华大学邓东灵副教授团队合作完成，并于8月27日发表于国际顶级期刊《自然》。这一研究不仅拓展了拓扑物态在有限温度环境下的应用潜力，也为量子信息的稳定存储和噪声抑制开辟了新的技术路径。
拓扑边缘态作为量子系统中的一种特殊状态，具有局域于系统边缘并能抵抗特定对称性扰动的特性，但其在实际应用中面临严峻的热稳定性挑战。传统理论认为，拓扑边缘态仅能存在于接近绝对零度的理想环境，而在有限温度下，热激发会导致初始量子信息的扩散和退相干，如同“被涂乱的笔记”，使得量子态无法维持其原有的局域性和稳定性。这一局限性严重制约了拓扑量子器件的实际应用。
研究团队基于自主研制的天目2号超导量子芯片开展实验，该芯片具备125个量子比特的高可编程性和高精度同步操控能力，为复杂量子态的模拟与观测提供了硬件基础。通过理论构建“预热化机制”，团队尝试为对称性保护的拓扑边缘态引入一种动态防护手段，以抑制其与热环境之间的相互作用。实验结果表明，该机制有效促成了新型热拓扑边缘态的形成，显著提升了拓扑态在有限温度下的鲁棒性和寿命。
郭秋江研究员指出，这一成果不仅验证了预热化机制在抵御热扰动方面的有效性，还展示了超导量子芯片在模拟新奇量子物态方面的强大能力。其为有限温度下拓扑物态的研究提供了新的实验方法，同时为开发抗噪声、长寿命的量子存储器奠定了重要基础。未来，这一方向的研究有望进一步推动量子计算系统的实用化进程，尤其是在嘈杂环境中的量子信息处理和保护方面具有深远意义。
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