能不能用量子通信網(wǎng)連接多臺量子計算機，讓它們遠程凝聚出“超級量子算力”？日前，記者從中國科學技術(shù)大學獲悉，該校郭光燦院士團隊李傳鋒、周宗權(quán)、柳必恒等人，基于多模式固態(tài)量子存儲和量子門隱形傳送協(xié)議，在安徽合肥市區(qū)實現(xiàn)跨越7公里的非局域量子門。相關(guān)研究成果發(fā)表在國際期刊《自然·通訊》上。
量子計算是當前國際科技前沿的重要領(lǐng)域。發(fā)展量子計算的一個思路是在一臺量子計算機上實現(xiàn)越來越多的量子比特，但隨著量子比特的增加，會出現(xiàn)信號串擾以及布線、制冷等方面的技術(shù)限制。因此，研制多臺量子計算機，讓它們遠程互聯(lián)合力實現(xiàn)分布式量子計算，已成為近年來量子計算研究的新思路。然而，分布式量子計算存在一系列技術(shù)難點，之前的非局域量子門運算只能在數(shù)十米距離中實現(xiàn)，無法滿足在大尺度量子網(wǎng)絡(luò)中整合算力資源的需求。
研究團隊基于量子門隱形傳送協(xié)議，建立兩個量子節(jié)點之間的非局域量子門，這兩個量子節(jié)點分別位于中國科學技術(shù)大學東校區(qū)和合肥市大蜀山東側(cè)，之間的直線距離為7公里。
實驗結(jié)果表明，兩個節(jié)點的光子之間完成了兩比特非局域量子門操作，其中受控非門的保真度達88.7%。固態(tài)量子存儲器的糾纏存儲時間相比之前提升近2倍，并且糾纏存儲的時間模式數(shù)達1097個，使得非局域量子門的生成速率獲得了線性提升。基于非局域量子門，研究團隊成功實現(xiàn)了量子算法的遠程分布式執(zhí)行。
研究人員介紹，該研究首次在城市距離上實現(xiàn)分布式光量子計算演示，展示了基于量子存儲和通信光纜構(gòu)建分布式量子計算網(wǎng)絡(luò)的可行性，為實現(xiàn)規(guī)模化量子計算提供了新思路。
《自然·通訊》雜志審稿人對此成果給予高度評價，認為“該研究在實現(xiàn)量子網(wǎng)絡(luò)方面取得了重要進展，它開辟了一個新的實驗方向去實現(xiàn)分布式量子信息處理”。（記者丁一鳴、常河）