研究人员开发世界首个分布式量子计算机原型

研究人员开发了世界上第一个分布式量子计算机原型。来自加兴马克斯·普朗克量子光学研究所的塞维林·戴斯（Severin Daiss）、斯特凡·兰根费尔德（Stefan Langenfeld）和其他研究人员实现了两个独立量子模块之间的第一个量子逻辑计算操作。

该团队将两个量子比特（量子计算机的存储和处理单元）连接到两个不同的实验室中，形成了一个分布式量子计算机。这是通过使用一根长达60米的光纤来实现的。

量子计算机可以执行的复杂计算水平会随着更多相互连接的量子比特而增加。基本的计算操作基于两个量子比特之间的量子逻辑门，但如果量子计算机要优于传统计算机，它必须将数十到数千个量子比特连接起来以执行相同数量的量子操作。

目前，领先的实验室仍然难以克服这一障碍，尚未建造出如此规模的量子计算机。随着相邻的量子比特数量的增加，隔离和控制它们的难度也会增加。

创建联合处理单元

该团队在《科学》杂志上发表了他们的新研究，该研究得到了光子科学研究所的支持。在研究中，两个量子比特模块成功地通过60米的距离连接，形成了一个具有两个量子比特的基本量子计算机。

“在这个距离上，我们在两个独立的量子比特设置之间执行量子计算操作，”戴斯说。

通过这种新方法，多个小型量子计算机可以合并成一个联合处理单元。

虽然之前已经实现了远距离量子比特的纠缠，但这是第一次实现了可以进行量子计算的连接。新系统采用两个模块，每个模块都有一个单独的原子作为量子比特，位于两个镜子之间。模块发送一个单独的光子，该光子通过光纤传输，并与量子比特的量子态纠缠。

团队的下一步是连接多个模块，并在模块中托管更多的量子比特。

根据研究所所长和团队负责人格哈德·雷姆普雷（Gerhard Rempre）的说法，新的研究将进一步推进量子技术的发展。

“我们的方案为分布式量子计算开辟了一条新的发展道路，”雷姆普雷说。

通过克服现有量子计算机和单个设置中量子比特集成的某些限制，该新方法可能会在未来带来更强大的系统。