科技日?qǐng)?bào)記者 張夢(mèng)然

繼加拿大Xanadu量子技術(shù)公司開發(fā)出全球首臺(tái)可擴(kuò)展光量子計(jì)算機(jī)原型后，英國(guó)牛津大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)又展示了一項(xiàng)關(guān)于分布式量子計(jì)算的重要突破，使得量子計(jì)算更加接近于大規(guī)模的實(shí)際應(yīng)用。他們通過使用光子網(wǎng)絡(luò)接口成功地將兩個(gè)獨(dú)立的量子處理器連接起來，形成一個(gè)完全連接的量子計(jì)算機(jī)。該研究成果5日發(fā)表在英國(guó)《自然》雜志上。

近期量子計(jì)算相關(guān)研究成果頻出。此次突破解決了量子計(jì)算領(lǐng)域長(zhǎng)期存在的“可擴(kuò)展性問題”。量子計(jì)算機(jī)如果想具有顛覆行業(yè)的潛力，其必須能夠處理數(shù)百萬個(gè)量子比特。然而，在單個(gè)設(shè)備中集成如此大量的處理器是不切實(shí)際的，因?yàn)樗鼤?huì)導(dǎo)致設(shè)備體積龐大。新方法通過將小型量子設(shè)備鏈接在一起，實(shí)現(xiàn)了計(jì)算任務(wù)在網(wǎng)絡(luò)中的分布處理。理論上，這種網(wǎng)絡(luò)可以包含無限數(shù)量的處理器。

此架構(gòu)依賴于模塊化設(shè)計(jì)，每個(gè)模塊僅包含少量的囚禁離子量子比特（即量子信息的基本載體）。這些模塊通過光纖相連，并利用光信號(hào)而非電信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。這種方法允許不同模塊間的量子比特糾纏，從而實(shí)現(xiàn)跨模塊的量子邏輯操作。

團(tuán)隊(duì)首次展示了如何通過量子隱形傳態(tài)在遠(yuǎn)程系統(tǒng)之間執(zhí)行邏輯門操作，這是構(gòu)建算法的基礎(chǔ)單元。這一成就不僅標(biāo)志著向“量子互聯(lián)網(wǎng)”邁出的關(guān)鍵一步，還表明了未來遠(yuǎn)程量子處理器可以組成一個(gè)超安全的通信、計(jì)算和傳感網(wǎng)絡(luò)的可能性。

此外，團(tuán)隊(duì)還證明了這種方法可以通過執(zhí)行Grover搜索算法來提高效率，這是一種能在大型非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)庫中快速查找特定條目的量子算法。此次演示強(qiáng)調(diào)了分布式量子計(jì)算方法如何超越單一設(shè)備的限制，也為構(gòu)建高性能量子計(jì)算機(jī)奠定了基礎(chǔ)。

總編輯圈點(diǎn)

連續(xù)報(bào)道的量子領(lǐng)域相關(guān)突破，為未來的計(jì)算技術(shù)描繪了一幅激動(dòng)人心的藍(lán)圖。本文中的成就，可以說是人們向“量子互聯(lián)網(wǎng)”邁出的重要一步。從長(zhǎng)遠(yuǎn)來看，這一進(jìn)展可能徹底改變?nèi)缢幬锇l(fā)現(xiàn)、材料科學(xué)、金融建模等領(lǐng)域，因?yàn)檫@些行業(yè)都需處理大量復(fù)雜的數(shù)據(jù)集。隨著技術(shù)進(jìn)步，我們期待看到更多基于量子計(jì)算的應(yīng)用出現(xiàn)。它們將以前所未有的速度和精度，不斷拓展人類解決問題的能力邊界。