量子计算机虽具备解决超级计算机难题的潜力，但当前量子比特易受环境干扰，错误累积快。拓扑量子计算被视为克服这一难题的希望，它通过将量子信息编码到奇异粒子的几何属性中来保护信息。南加州大学多恩西夫文理学院教授亚伦·劳达指出：“伊辛任意子是建造拓扑量子计算机的主要候选者之一，但它们本身无法执行通用量子计算机所需的所有操作。”

伊辛任意子支持的计算依赖“编织”，即物理上移动任意子以执行量子逻辑。然而，这种编织仅支持有限的操作，不足以实现通用量子计算。在《自然通讯》发表的研究中，南加州大学领导的团队展示了一种新方法，通过引入一种新的任意子类型——“忽略子”，使伊辛任意子具备通用性。

“忽略子”这一名称既体现了其先前被忽视的地位，也彰显了其新发现的重要性。这种任意子从更广泛的数学框架中自然涌现，为计算工具包提供了缺失的要素。研究团队利用非半单拓扑量子场论，保留了传统模型中丢弃的“量子迹零”对象，揭示了“忽略子”的存在。当它与伊辛任意子结合时，仅通过编织就能实现通用计算。

面对非半单框架引入的数学挑战，劳达团队设计了量子编码，将数学上的不规则性与实际计算隔离开来。劳达比喻道：“就像在一栋有不稳定房间的房子里设计量子计算机，我们确保所有计算都在结构合理的区域进行。”这一突破表明，抽象数学能以意想不到的方式解决具体工程问题，为量子信息科学揭开新篇章。

该研究在理论和实践上均开辟新方向。团队正努力扩展框架到其他参数值，并阐明幺正性在非半单TQFT中的作用。实验方面，他们旨在确定可能出现“忽略子”的材料平台，并开发将编织方法转化为可实现量子操作的协议。

更多信息： 基于非半单拓扑量子场论的伊辛任意子进行通用量子计算，《自然通讯》(2025)。期刊信息： 《自然通讯》