实现跨越7公里的非局域量子门分布式光量子计算获突破

　　能不能用量子通信网连接多台量子计算机，让它们远程凝聚出“超级量子算力”？日前，记者从中国科学技术大学获悉，该校郭光灿院士团队李传锋、周宗权、柳必恒等人，基于多模式固态量子存储和量子门隐形传送协议，在安徽合肥市区实现跨越7公里的非局域量子门。相关研究成果发表在国际期刊《自然·通讯》上。

　　量子计算是当前国际科技前沿的重要领域。发展量子计算的一个思路是在一台量子计算机上实现越来越多的量子比特，但随着量子比特的增加，会出现信号串扰以及布线、制冷等方面的技术限制。因此，研制多台量子计算机，让它们远程互联合力实现分布式量子计算，已成为近年来量子计算研究的新思路。然而，分布式量子计算存在一系列技术难点，之前的非局域量子门运算只能在数十米距离中实现，无法满足在大尺度量子网络中整合算力资源的需求。

　　研究团队基于量子门隐形传送协议，建立两个量子节点之间的非局域量子门，这两个量子节点分别位于中国科学技术大学东校区和合肥市大蜀山东侧，之间的直线距离为7公里。

　　实验结果表明，两个节点的光子之间完成了两比特非局域量子门操作，其中受控非门的保真度达88.7%。固态量子存储器的纠缠存储时间相比之前提升近2倍，并且纠缠存储的时间模式数达1097个，使得非局域量子门的生成速率获得了线性提升。基于非局域量子门，研究团队成功实现了量子算法的远程分布式执行。

　　研究人员介绍，该研究首次在城市距离上实现分布式光量子计算演示，展示了基于量子存储和通信光缆构建分布式量子计算网络的可行性，为实现规模化量子计算提供了新思路。

　　《自然·通讯》杂志审稿人对此成果给予高度评价，认为“该研究在实现量子网络方面取得了重要进展，它开辟了一个新的实验方向去实现分布式量子信息处理”。