中国科学家在分布式光量子计算领域取得重大突破

胡书啊 2024-10-08 08:58:36

消息来源:中国蓝新闻

在科技日新月异的今天,中国科学家再次以卓越的创新能力震惊世界。近日,中国科学技术大学郭光灿院士团队的李传锋、周宗权、柳必恒等人,在分布式光量子计算领域取得重大突破,成功实现了跨越7公里的非局域量子门,并演示了分布式的多伊奇-乔萨算法及量子相位估计算法。这一里程碑式的成就不仅标志着中国在全球量子计算领域迈出了坚实的一步,更为未来量子计算技术的发展开辟了新的道路。

郭光灿院士

分布式光量子计算是当前国际科研的重要领域,其核心在于通过量子纠缠与量子态的超距传输,实现不同量子设备之间的互联互通。这一技术的突破,将极大提升量子计算的处理能力和灵活性,为解决未来复杂计算问题提供强有力的支持。然而,分布式量子计算的实现面临着诸多技术挑战,其中非局域量子门的高效传输和远距离纠缠态的长时间存储尤为关键。

郭光灿院士团队此次的重大突破,正是针对这些技术难题进行了深入研究和创新实践。他们基于多模式固态量子存储和量子门隐形传送协议,成功实现了跨越7公里的非局域量子门。这一距离不仅远超此前数十米尺度的实验演示,更是首次在城市环境中验证了分布式光量子计算的可行性。

在合肥市市区跨越七公里的局域网量子门示意图

实验过程中,研究团队首先在两个量子节点间使用通信波段光子和专线光缆进行量子纠缠态的远程分发。随后,两个节点分别执行本地的两比特量子门操作。尤为关键的是,他们采用掺铕硅酸钇晶体材料,实现了纠缠态的长时间存储,从而支持了两个远距离节点间的量子通信与同步。进一步的本地单比特操作即可把本地的两比特量子门隐形传送为远距离的两比特量子门。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高达88.7%,这一成果被国际权威学术期刊《自然·通讯》所收录。

李传锋

基于这一非局域量子门技术,研究团队进一步在两个远程节点间演示了两比特的多伊奇-乔萨算法以及量子相位估计算法,成功实现了量子算法的远程分布式执行。这不仅验证了分布式光量子计算的强大计算能力,也为未来量子计算的实际应用提供了重要支撑。

周宗权

此次重大突破的意义远不止于此。它首次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。随着计算需求的不断增加,传统计算机已难以满足对数据分析、加密解密和模拟复杂物理现象的要求。而量子计算凭借其指数级别的计算速度提升潜力,正逐步成为解决未来复杂问题的关键。分布式光量子计算的实现,无疑将极大地推动量子计算技术的实用化进程。

柳必恒

中国科学家在分布式光量子计算领域取得的这一重大突破,不仅是中国科研实力的体现,更为全球量子计算技术的发展注入了新的活力。我们有理由相信,在不久的将来,量子计算将引领全球科技进步的新潮流,而中国科学家将继续在这一领域发挥重要作用,为人类社会的发展贡献更多的智慧和力量。

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胡书啊

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