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近日，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)（簡稱中科大）的郭光燦院士團(tuán)隊(duì)在量子網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域取得了重要突破，基于固態(tài)量子存儲成功實(shí)現(xiàn)了跨越7公里的分布式光量子計算。 據(jù)悉，該研究團(tuán)隊(duì)由李傳鋒、周宗權(quán)、柳必恒等人組成，他們基于多模式固態(tài)量子存儲和量子門隱形傳送協(xié)議，在合肥市區(qū)成功實(shí)現(xiàn)了跨越7公里的非局域量子門。這一成果已于近日發(fā)表在國際權(quán)威學(xué)術(shù)期刊《自然·通訊》上。 分布式量子計算被認(rèn)為是解決量子計算可擴(kuò)展性難題的一條可行路徑。它通過非局域量子門連接獨(dú)立的量子計算節(jié)點(diǎn)，從而整合量子網(wǎng)絡(luò)中的算力資源，實(shí)現(xiàn)量子計算規(guī)模的提升。然而，非局域量子門目前僅在數(shù)十米的尺度下實(shí)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)演示，無法滿足在大尺度量子網(wǎng)絡(luò)中整合算力資源的需求。 為了解決這一難題，郭光燦院士團(tuán)隊(duì)基于量子門隱形傳送協(xié)議，建立了兩個量子節(jié)點(diǎn)之間的非局域量子門。這兩個量子節(jié)點(diǎn)分別位于中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)東校區(qū)和合肥市大蜀山東側(cè)，直線距離為7公里。 在實(shí)驗(yàn)過程中，研究團(tuán)隊(duì)首先在兩節(jié)點(diǎn)間使用通信波段光子和專線光纜進(jìn)行了量子糾纏態(tài)的遠(yuǎn)程分發(fā)。隨后，中國科大節(jié)點(diǎn)和大蜀山節(jié)點(diǎn)分別執(zhí)行本地的兩比特量子門操作。中國科大節(jié)點(diǎn)采用摻銪硅酸釔晶體實(shí)現(xiàn)糾纏光子的存儲，直到接收到大蜀山節(jié)點(diǎn)的測量結(jié)果，并根據(jù)這一結(jié)果執(zhí)行相應(yīng)的單比特門操作。 
實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，固態(tài)量子存儲器的糾纏存儲時間達(dá)到80.3微秒，相比前人工作提升近2倍，并且糾纏存儲的時間模式數(shù)達(dá)1097個，使得非局域量子門的生成速率獲得了線性的提升。基于非局域量子門，研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步操控，成功實(shí)現(xiàn)了量子算法的遠(yuǎn)程分布式執(zhí)行。 |
