如何用量子通訊網
連線多台量子電腦，
遠端凝聚出「超級量子算力」？
10月6日，中國科學技術大學（以下簡稱「中國科大」）釋出資訊，該校郭光燦院士團隊基於多模式固態量子儲存和量子門隱形傳送協定，在合肥市區實作跨越7公裏的非局域量子門，並演示了分布式的多伊奇-喬薩演算法及量子相位估計演算法。相關研究成果日前已發表於國際權威學術期刊【自然·通訊】。
量子計算是當前國際科研的重要領域，多個國家都在研制效能更為強大的量子電腦。一個思路是在一台量子電腦上實作越來越多的量子位元，但隨著量子位元的增加，會出現訊號串擾以及布線、制冷等方面的技術限制。因此，研制多台量子電腦，讓它們遠端互聯合力實作分布式量子計算，近年來成為量子計算研究的新思路。
但是，分布式量子計算存在一系列技術難點，之前的非局域量子門運算只能在數十米距離中實作，無法滿足在大尺度量子網絡中整合算力資源的需求。
對此，中國科大郭光燦院士團隊的李傳鋒、周宗權、柳必恒等人基於量子門隱形傳送協定，建立了兩個量子節點之間的非局域量子門。這兩個量子節點分別位於中國科學技術大學東校區和合肥市大蜀山東側，之間的直線距離為7公裏。研究團隊首先在兩節點間使用通訊波段光子和專線光纜，進行量子纏結態的遠端分發。隨後，兩個節點分別執行原生的兩位元量子門操作。
在合肥市區跨越7公裏的非局域量子門示意圖。（研究團隊供圖）
其中一個重要的技術突破是，研究人員采用摻銪矽酸釔晶體材料，實作了纏結態的長時間儲存，從而支持了兩個遠距離節點間的量子通訊與同步，進一步的本地單位元操作即可把原生的兩位元量子門隱形傳送為遠距離的兩位元量子門，最終成功實作了量子演算法的遠端分布式執行。
研究人員介紹，該研究首次在城市距離上實作分布式光量子計算演示，展示了基於量子儲存和通訊光纜構建分布式量子計算網絡的可行性，為實作規模化量子計算提供了新思路。
【自然·通訊】雜誌審稿人對此給予高度評價，認為「該研究在實作量子網絡方面取得了重要進展，它開辟了一個新的實驗方向去實作分布式量子資訊處理」。
記者劉小容
