近日，“科学与中国”上海行——“千名院士·千场科普”走进大零号湾系列巡讲活动第十场在大零号湾图书馆举办，中国科学院院士、南方科技大学代理副校长、上海交通大学物理与天文学院讲席教授贾金锋带来主题为“拓扑与拓扑量子计算”的讲座。
贾金锋是我国著名材料物理学家，长期深耕低维、量子材料的控制生长、表征及其物性研究。讲座上，贾金锋从基本数学与物理概念入手，层层拆解量子计算的发展脉络。“十五五”规划纲要把量子科技列为未来发展重点领域之首，明确将推动其成为新的经济增长点。当前世界范围内量子技术研究主要聚焦量子通信、量子计算、量子精密测量三方面，其中量子计算备受关注；而量子计算领域中，占主导地位的研究分支是超导量子计算。
量子计算以量子比特为基本信息单位，以量子比特的相干叠加为计算的理论基础，与经典计算机相比，具有存储容量大、计算速度快的优势。但超导量子计算中，量子比特的相干叠加状态（一种量子态）比较脆弱，一旦量子态受到破坏、崩塌（即“退相干”），量子比特的计算性能就会大受影响。为避免这种现象，科学家往往需要通过“量子纠错”来保护量子比特的稳定。
贾金锋解释，相较于超导量子计算分支，拓扑量子计算理论的核心思路是：具有拓扑简并态的非阿贝尔任意子，其量子态不易受局部扰动影响，只要其整体的拓扑结构不被扰动破坏，量子信息就能保持稳定，这就保证了量子计算不会出现“退相干”现象，因此不需要“量子纠错”。
最简单、最广为人知的非阿贝尔任意子是马约拉纳零能模，但长期以来仅存在于科学家的理论构想中，未经实验证实。讲座中，贾金锋分享了科研经历：他带领研究团队，在国际上首次制备出具有原子级平整界面的三维拓扑绝缘体/超导体异质结，证明该体系为拓扑超导体，并在其中观测到马约拉纳零能模存在的确凿证据。他表示，目前我国在拓扑材料、拓扑量子计算相关研究方面，已经跻身世界一流水平。
“科学与中国”上海行——“千名院士·千场科普”走进大零号湾系列巡讲活动，由中国科学院学部科学普及与教育工作委员会主办。
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