Demonstrating Path-Independent Anyonic Braiding on a Modular Superconducting Quantum Processor

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作者
Jingjing Niu,Yishan Li,L. Zhang,Jiajian Zhang,Ji Chu,Jiaxing Huang,Wenhui Huang,Lifu Nie,Jiawei Qiu,Xuandong Sun,Ziyu Tao,Weiwei Wei,Jiawei Zhang,Yuxuan Zhou,Yuanzhen Chen,Ling Hu,Yang Liu,Song Liu,Youpeng Zhong,Dawei Lu
出处
期刊:Physical Review Letters [American Physical Society]
卷期号:132 (2) 被引量:2
标识
DOI:10.1103/physrevlett.132.020601
摘要

Anyons, exotic quasiparticles in two-dimensional space exhibiting nontrivial exchange statistics, play a crucial role in universal topological quantum computing. One notable proposal to manifest the fractional statistics of anyons is the toric code model; however, scaling up its size through quantum simulation poses a serious challenge because of its highly entangled ground state. In this Letter, we demonstrate that a modular superconducting quantum processor enables hardware-pragmatic implementation of the toric code model. Through in-parallel control across separate modules, we generate a 10-qubit toric code ground state in four steps and realize six distinct braiding paths to benchmark the performance of anyonic statistics. The path independence of the anyonic braiding statistics is verified by correlation measurements in an efficient and scalable fashion. Our modular approach, serving as a hardware embodiment of the toric code model, offers a promising avenue toward scalable simulation of topological phases, paving the way for quantum simulation in a distributed fashion.

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