記者從中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)獲悉，該校郭光燦院士團(tuán)隊(duì)在量子網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域取得重要進(jìn)展——基于固態(tài)量子存儲實(shí)現(xiàn)跨越7公里的分布式光量子計算。研究成果日前發(fā)表在國際期刊《自然·通訊》上。
該團(tuán)隊(duì)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，在合肥市區(qū)實(shí)現(xiàn)了跨越7公里的非局域量子門。
分布式量子計算是解決量子計算可擴(kuò)展性難題的一條可行路徑，它通過非局域量子門連接獨(dú)立的量子計算節(jié)點(diǎn)，從而整合量子網(wǎng)絡(luò)中的算力資源來實(shí)現(xiàn)量子計算規(guī)模的提升。然而，非局域量子門目前僅在數(shù)十米的尺度下實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)演示，無法滿足在大尺度量子網(wǎng)絡(luò)中整合算力資源的需求。
在該工作中，研究團(tuán)隊(duì)基于量子門隱形傳送協(xié)議來建立兩個量子節(jié)點(diǎn)之間的非局域量子門。兩個量子節(jié)點(diǎn)之間的直線距離為7公里，分別位于中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)東校區(qū)(簡稱中國科大)和合肥市大蜀山東側(cè)(簡稱大蜀山)。研究團(tuán)隊(duì)首先在兩節(jié)點(diǎn)間使用通信波段光子和專線光纜進(jìn)行了量子糾纏態(tài)的遠(yuǎn)程分發(fā)。隨后，中國科大節(jié)點(diǎn)和大蜀山節(jié)點(diǎn)分別執(zhí)行本地的兩比特量子門操作。中國科大節(jié)點(diǎn)采用摻銪硅酸釔晶體實(shí)現(xiàn)糾纏光子的存儲，直到接收到大蜀山節(jié)點(diǎn)的測量結(jié)果，并根據(jù)這一結(jié)果執(zhí)行相應(yīng)的單比特門操作。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，固態(tài)量子存儲器的糾纏存儲時間達(dá)到80.3μs，相比前人工作提升近2倍，并且糾纏存儲的時間模式數(shù)達(dá)1097個，使得非局域量子門的生成速率獲得了線性的提升。基于非局域量子門，研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步操控，實(shí)現(xiàn)了量子算法的遠(yuǎn)程分布式執(zhí)行。
該工作首次在城市距離上實(shí)現(xiàn)分布式光量子計算的演示，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，為規(guī)模化量子計算的實(shí)現(xiàn)提供了新思路。
(總臺記者 王利)