頂夸克具獨特「魔法」特性，有助推動量子電腦發展

量子系統有種稱為「魔法」（magic）的獨特性質，本質上是衡量粒子是否適合用於強大量子電腦，最近一組科學家發現，大型強子對撞機產生的常見粒子頂夸克會表現此特性，有望推動量子運算發展。

對任何量子系統而言，magic 特性是一種衡量經典電腦模擬量子系統難度的指標，該特性越明顯，代表使用傳統電腦對量子現象進行建模越複雜，越需要靠量子電腦來描述行為，對如何建造容錯量子電腦的技術至關重要。

最近，一篇新研究首次證明大型強子對撞機常產生的粒子──頂夸克能表現出這種特性，具體屬性取決於粒子移動速度和行進軌跡變化，並且可透過大型強子對撞機 ​​ATLAS、CMS 儀器測量，研究人員還預測帶有 magic 特性的頂夸克很常出現。

頂夸克（top quark）是已知最重基本粒子，它與電子一樣小，質量卻是電子 340,000 倍，透過強作用力與其他基本粒子相作用，透過弱作用力衰變為 W 玻色子和底夸克，有時也會衰變為奇夸克。

而這項新發現對理解其他量子系統具重要意義，量子電腦擁有巨大潛在好處，但背後仰賴強大且可控的量子態，深入研究頂夸克的 magic 特性，將為我們帶來更有效率的量子演算方法與更好模型。

新論文發表在《Physical Review D》期刊。

• Colliding top quarks reveal hidden quantum magic
• Twin Brothers Find ‘Magic’ in Quarks at Large Hadron Collider

（首圖為示意圖，來源：Pixabay）