¿Cuál es el estado de confirmar la existencia de anyons?

En un comentario sobre mi respuesta a la pregunta: ¿Qué son exactamente los anyons y cómo son relevantes para la computación cuántica topológica? Me pidieron que diera ejemplos específicos de ocurrencia de anyons en la naturaleza. He pasado 3 días buscando, pero cada artículo se refiere a "experimentos propuestos" o "evidencia casi definitiva".

Anyons abelianos :

Los cargos fraccionales se han medido directamente desde 1995, pero en mi búsqueda, todos los artículos que apuntan a evidencia de estadísticas fraccionarias o un factor de intercambio , apuntan a esta preimpresión de casi 7 años , donde dicen en el abstracto que "confirmar" detectar la fase teóricamente predicha de en el $e^{i\theta}\ne\pm1$ $\theta =2\pi/3$ $\nu=7/3$ estado de un sistema cuántico de Hall. Sin embargo, el artículo parece que nunca pasó la revisión por pares de una revista. No hay ningún enlace a un diario DOI en arXiv. En Google Scholar hice clic en "ver las 5 versiones", pero las 5 eran versiones de arXiv. Entonces sospeché que el nombre del artículo podría haber cambiado en el momento de la publicación, así que fui a buscarlo en los sitios web de los autores. El último autor tiene el Departamento de Ingeniería Eléctrica de la Universidad de Princeton incluido como afiliado, pero no aparece en la lista de personas de ese departamento (después de hacer clic en "Personas", hice clic en "Facultad", "Técnico", "Estudiantes graduados", " Administrativo "y" Personal de investigación "pero no apareció nada). ¡Lo mismo sucedió con el penúltimo autor! El tercer y último autor tiene un sitio web de laboratorio con una lista de publicaciones, pero nada como este artículo aparece en la página "Publicaciones seleccionadas de más de 800". El cuarto y último autor está en una universidad diferente, pero la lista de publicaciones de su sitio web se proporciona como un enlace a su página arXiv (todavía no hay una versión publicada visible). Los autores quinto, sexto y séptimo últimos están afiliados al Instituto James Franck y al Departamento de Física de la Universidad de Chicago, pero ninguno de sus tres nombres aparece en las páginas de Personas de ninguno de los dos sitios web. Uno de los autores también está afiliado a una universidad en Taiwán, y su sitio web allí enumera publicaciones en coautoría con algunas de las personas de la preimpresión en cuestión, pero nunca nada con un título similar o con una lista de autores lo suficientemente similar. Interesantemente incluso su página de Google Scholar generada automáticamente pero ajustable manualmente no tiene ni siquiera la versión arXiv, pero tiene documentos anteriores (con títulos completamente diferentes y sin mención de anyons) con algunos de los coautores. Eso cubre a todos los autores. No hubo correos electrónicos por correspondencia disponibles.

1. ¿Es esta preimpresión la única afirmación de confirmar un factor de cambio ? 2. En caso afirmativo, ¿qué tiene de malo su confirmación de esto? (Parece que no pasó la revisión por pares de ninguna revista, y también parece que un autor incluso ha eliminado la versión arXiv de su página de Google Académico). $\ne\pm1$

Anyons no abelianos :

Encontré aquí esta cita: "La evidencia experimental de anyons no abelianos, aunque aún no es concluyente y actualmente está en disputa ^[12], se presentó en octubre de 2013 ^[13] ". El resumen de [ 12 ] dice que el experimento en [ 13 ] es inconsistente con un modelo plausible y que los autores de [ 13 ] pueden haber medido los "efectos de Coulomb" en lugar del trenzado no abeliano. Curiosamente, la lista de autores de [ 13] se superpone con la preimpresión mencionada en la sección de Abelian de esta pregunta, aunque esa preimpresión era de 2 años antes y decía en abstracto "Nuestros resultados proporcionan un apoyo convincente para la existencia de anyons no abelianos", que es mucho declaración más débil que lo que se dice en la misma abstracto para el caso abeliano: "Confirmamos las estadísticas de trenzado anyonic abelianas en el estado FQH través de la detección del ángulo de fase estadística previsto de , de acuerdo con un cambio del número de partículas anyónicas por uno ". $\nu=7/3$ $2\pi/3$

experiment topological-quantum-computing anyons usuario1271772
fuente

Por "confirmar existencia" me refiero a confirmar estadísticas fraccionales o no abelianas, que algunos podrían decir que son las propiedades definitorias de los anyons abelianos y no abelianos, respectivamente.

usuario1271772

Respuestas:

Depende de lo que entiendas por "existencia" de anyons.

Una forma es diseñar un Hamiltoniano que conduzca a cuasipartículas (u otros defectos) que tengan estadísticas anyónicas. Esto requerirá que se implemente el Hamiltoniano, que el sistema se enfríe lo suficientemente cerca del estado fundamental, que se manipulen los demás, etc. Así que hay mucho por hacer, y no creo que el desarrollo de los sistemas requiera tiene muchas otras aplicaciones Por lo tanto, es difícil de hacer y un gran nicho.

Con suerte, alguien más le dará las respuestas que desea sobre este tipo de enfoque. Sin embargo, pensé que es importante tener en cuenta que hay otra forma de obtener anyons. Esto es para no molestarse con el hamiltoniano. En cambio, los estados propios se pueden preparar y manipular directamente.

En este caso, no está recibiendo ninguna protección topológica del hamiltoniano. En cambio, se realizan mediciones constantemente del estado en el que se encuentra, para detectar y ayudarlo a mitigar los efectos no deseados de los errores.

Los ejemplos más realistas de este enfoque serán aquellos para los que estas operaciones se pueden realizar fácilmente en una computadora cuántica. Todo el desarrollo y el progreso hacia la construcción de qubits y sus puertas se pueden usar directamente en la búsqueda de anyons.

Anyons son sistemas que pueden implementarse fácilmente con qubits o qubits son típicamente una forma específica de código de corrección de error cuántico. Específicamente, son códigos estabilizadores para los cuales los estados del espacio estabilizador están ordenados topológicamente, y las mediciones del síndrome corresponden a la medición de si hay o no presencias en cada punto del sistema.

El ejemplo más simple es el código de superficie. Las cuasipartículas básicas de esto son abelianos anyon. Ha habido experimentos que crean y manipulan estos anyons para demostrar su comportamiento de trenzado. El primer ejemplo se realizó hace más de una década en sistemas fotónicos.

El código de superficie también puede albergar defectos que se comportan como modos Majorana y, por lo tanto, noones abelianos. Implementé un ejemplo muy mínimo de su trenzado en este documento .

A medida que los procesadores cuánticos se hagan más grandes, más limpios y más sofisticados, habrá mucho más de este tipo de estudio. Creo que la mayoría de los anyons que veremos y usaremos se realizarán de esta manera, en lugar de con una implementación del hamiltoniano.

James Wootton
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He agregado un comentario aclarando lo que quiero decir con "existencia". El primer artículo al que se vincula no es un experimento que crea y manipula anyons: el resumen dice que usan fotones polarizados (bosones) para simular el comportamiento de anyons al codificar un modelo de anyons en los qubits fotónicos (simulación cuántica analógica). Del mismo modo, es el caso de su trabajo, excepto con qubits superconductores en lugar de fotónicos. La pregunta sigue siendo si un factor de cambio es diferente o no

\pm 1

$\pm1$ ¡alguna vez ha sido confirmado experimentalmente en una revista revisada por pares!

usuario1271772

No veo mucha diferencia entre una 'simulación' y una realización con un hamiltoniano. ¿No es esto último algo así como una simulación, ya que los anyons son solo cuasipartículas? Mientras se usen estados ordenados topológicamente, creo que ambos son igualmente válidos.

James Wootton

+1 Gracias @JamesWotton. Esto al menos en parte responde a lo que quería saber. Si interpreté esto correctamente, para realizar la computación cuántica topológica, todo lo que tenemos que hacer es simular el comportamiento / estadística "anyónica". Las líneas mundiales de estos "anyons simulados" se pueden usar para crear puertas lógicas que componen la computadora (aunque no conozco el método exacto y podría preguntarlo como una nueva pregunta). Es decir, hasta donde yo entiendo: no es necesario que exista estadística anyonic "en la naturaleza" para realizar la computación cuántica topológica; basta una simulación de ese tipo de estadísticas .

Sanchayan Dutta

@JamesWootton: si simulo una computadora cuántica de 10 qubits diagonalizando un

2^{10} \times 2^{10}

$2^{10} \times 2^{10}$ matriz en una computadora clásica, ¿he creado una computadora cuántica o he simulado una? Este último no es escalable en este caso. Imagine que la teoría cuántica existiera sin ninguna evidencia experimental (es decir, los estados entrelazados o las superposiciones nunca se confirmaron en el experimento, y tampoco hubo otra cosa cuántica, como niveles discretos en el átomo de H). Entonces todavía podemos usar una computadora clásica para mostrar que un algoritmo Deutsch-Josza de 3 qubits funciona, pero aún no tenemos evidencia de que qubits [cont]

user1271772

Sin embargo, este no es el mismo tipo de simulación. No solo estamos describiendo los estados cuánticos involucrados en una computadora clásica, los estamos creando usando sistemas cuánticos reales. La única diferencia con una implementación 'verdadera' es la falta del Hamiltoniano. Pero dado que el único trabajo del hamiltoniano es crear y proteger los estados (lo que estamos haciendo manualmente en su lugar) y no inducir dinámicas, no veo por qué su ausencia hace que los anyons sean menos onónicos.

James Wootton