“全对全”互连设备展示高效远程纠缠

2个月前 来源:科技日报 观看:35

美国麻省理工学院研究人员开发了一款支持“全对全”通信的新型互连设备,可使网络中的所有超导量子处理器都能直接相互通信。他们利用这一设备展示了远程纠缠,为构建大规模、分布式量子计算网络奠定了基础,也为未来的量子互联网提供了关键技术支持。这项研究3月21日发表在《自然·物理学》杂志上。TWL即热新闻——关注每天科技社会生活新变化gihot.com

当前用于连接超导量子处理器的架构采用“点对点”连接方式,其网络节点之间多次传输易导致错误率累积。TWL即热新闻——关注每天科技社会生活新变化gihot.com

研究人员此前曾开发了一种量子计算模块,能够双向发送信息光子。此次研究中,他们进一步将两个这样的模块连接到波导上,实现了光子的定向发射与高效吸收。TWL即热新闻——关注每天科技社会生活新变化gihot.com

每个模块由4个量子比特组成,这些量子比特负责与传输光子的波导进行交互,并将信息传递给更大的量子处理器。研究人员通过一系列微波脉冲,向量子比特注入能量,使其发射携带量子信息的光子。精确控制这些脉冲的相位,能够产生量子干涉效应,使光子按照指定方向传播。此外,通过对脉冲进行时间反演,研究人员可确保远端模块中的量子比特吸收光子。TWL即热新闻——关注每天科技社会生活新变化gihot.com

像这样“投掷”和“接收”光子,研究人员能在非本地量子处理器之间创建“量子互连”,从而实现远程纠缠。即使光子本身已经消失,两个相距甚远的量子比特仍然存在量子关联,使人们能进行并行量子计算操作。TWL即热新闻——关注每天科技社会生活新变化gihot.com

远程纠缠是开发强大、分布式量子处理器网络的关键一步。为提高远程纠缠的成功率,研究人员进行了一项关键创新。他们开发了一种强化学习算法,对光子进行“预失真”处理,尽可能减少其在传输过程中的损耗,从而提高吸收效率。最终,他们将光子吸收效率提升60%以上,足以保证最终状态是高保真度的纠缠态。TWL即热新闻——关注每天科技社会生活新变化gihot.com

该成果不仅适用于超导量子系统,其远程纠缠协议原则上可扩展至其他量子计算平台,为量子互联网发展提供了重要硬件支撑。TWL即热新闻——关注每天科技社会生活新变化gihot.com

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