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記者從中(zhong)國科(ke)學(xue)技術大學(xue)獲(huo)悉，該校郭光(guang)(guang)燦(can)院(yuan)士團隊在(zai)量(liang)(liang)子網絡領域取得重要進展——基于固態量(liang)(liang)子存(cun)儲實現跨越7公里的(de)分布式光(guang)(guang)量(liang)(liang)子計算。研究成果(guo)日前發表在(zai)國際期(qi)刊(kan)《自然(ran)·通訊(xun)》上(shang)。
該團隊李傳鋒、周宗(zong)權、柳(liu)必恒等(deng)人基于多模式固態量子(zi)存儲和量子(zi)門(men)隱形傳送(song)協議(yi)，在合肥市區實現(xian)了跨越7公里的(de)非(fei)局域量子(zi)門(men)。
分布式量子(zi)計算是(shi)解決量子(zi)計算可擴展性難題的一條可行路(lu)徑，它通過非局域量子(zi)門(men)連接(jie)獨立的量子(zi)計算節(jie)點(dian)，從而整(zheng)合量子(zi)網絡中(zhong)的算力(li)資(zi)源來實(shi)現(xian)量子(zi)計算規模的提升。然而，非局域量子(zi)門(men)目前(qian)僅在數(shu)十米的尺(chi)(chi)度下實(shi)現(xian)實(shi)驗(yan)演示，無法滿足在大尺(chi)(chi)度量子(zi)網絡中(zhong)整(zheng)合算力(li)資(zi)源的需求。
在該工(gong)作(zuo)中(zhong)，研究(jiu)(jiu)團(tuan)隊基于量子(zi)門(men)隱形傳(chuan)送協議來建立兩個量子(zi)節(jie)(jie)(jie)(jie)點之(zhi)間的(de)非局域量子(zi)門(men)。兩個量子(zi)節(jie)(jie)(jie)(jie)點之(zhi)間的(de)直線(xian)(xian)距(ju)離(li)為7公(gong)里(li)，分別位于中(zhong)國科(ke)學(xue)技術大(da)學(xue)東校區(簡(jian)(jian)稱(cheng)(cheng)中(zhong)國科(ke)大(da))和合肥市(shi)大(da)蜀(shu)山東側(ce)(簡(jian)(jian)稱(cheng)(cheng)大(da)蜀(shu)山)。研究(jiu)(jiu)團(tuan)隊首先在兩節(jie)(jie)(jie)(jie)點間使用通(tong)信(xin)波段光(guang)(guang)子(zi)和專線(xian)(xian)光(guang)(guang)纜(lan)進行了量子(zi)糾纏態的(de)遠程分發。隨后，中(zhong)國科(ke)大(da)節(jie)(jie)(jie)(jie)點和大(da)蜀(shu)山節(jie)(jie)(jie)(jie)點分別執行本地(di)的(de)兩比特量子(zi)門(men)操作(zuo)。中(zhong)國科(ke)大(da)節(jie)(jie)(jie)(jie)點采(cai)用摻銪硅酸釔晶體實現糾纏光(guang)(guang)子(zi)的(de)存儲，直到(dao)接收到(dao)大(da)蜀(shu)山節(jie)(jie)(jie)(jie)點的(de)測量結(jie)果，并根據(ju)這一結(jie)果執行相應的(de)單比特門(men)操作(zuo)。
實驗結果(guo)表明，固(gu)態量(liang)子(zi)(zi)存(cun)儲器的糾纏存(cun)儲時(shi)間達到80.3μs，相比(bi)前人(ren)工作提(ti)升近(jin)2倍，并且糾纏存(cun)儲的時(shi)間模(mo)式(shi)數達1097個，使得非局(ju)域量(liang)子(zi)(zi)門的生成(cheng)速率獲得了(le)線性(xing)的提(ti)升。基于非局(ju)域量(liang)子(zi)(zi)門，研究(jiu)團(tuan)隊(dui)進一步操控，實現(xian)了(le)量(liang)子(zi)(zi)算法的遠程分布式(shi)執行。
該(gai)工作首次在(zai)城市距離上(shang)實現分布(bu)式光(guang)量子計(ji)算的演示，展示了(le)基于量子存儲和通信光(guang)纜構建分布(bu)式量子計(ji)算網絡的可行性，為規模化量子計(ji)算的實現提供了(le)新思(si)路(lu)。
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