马克斯·普朗克量子物理研究所 两个量子位模块(两个蓝色反射镜之间的红色原子)相互连接，在60米的距离内实现基本的量子计算(描绘为浅蓝色符号)
模块位于同一建筑的不同实验室，并通过光纤连接
计算操作由单个光子(飞行的红色球体)介导，该光子与两个模块连续相互作用
信用:斯蒂芬·韦尔特/塞弗林·戴斯，MPQ 今天的量子计算机包含多达几十个存储和处理单元，即所谓的量子位
塞韦林·戴斯、斯特凡·朗根菲尔德和他的同事们来自位于加青的马克斯·普朗克量子光学研究所，他们通过用一根60米长的光纤将位于不同实验室的两个这样的量子比特连接到一台分布式量子计算机上，成功地实现了这两个量子比特的互联
在这样的距离上，他们实现了量子逻辑门——量子计算机的基本构件
它使该系统成为全球第一台分布式量子计算机的原型
以前量子位结构的局限性 量子计算机与传统的“二进制”计算机有很大的不同:它们的未来实现预计将很容易执行传统计算机需要几个月甚至几年才能完成的特定计算——例如在数据加密和解密领域
虽然二进制计算机的性能源于大内存和快速的计算周期，但量子计算机的成功取决于这样一个事实，即一个存储单元——一个量子位，也称为“量子位”——可以同时包含不同可能值的叠加
因此，量子计算机不仅一次计算一个结果，而是并行计算许多可能的结果
量子计算机中相互连接的量子位越多；它能执行的计算越复杂
量子计算机的基本计算操作是两个量子位之间的量子逻辑门
这种操作会改变量子位的量子力学状态，这取决于量子位的初始状态
为了使量子计算机在各种计算方面优于普通计算机，它必须可靠地互连几十个，甚至几千个量子比特，以进行同样多的量子操作
尽管取得了巨大的成功，但目前所有的实验室仍在努力建造如此大而可靠的量子计算机，因为每增加一个量子比特，就很难在一个单独的装置中建造一台量子计算机
例如，量子位是用单个原子、超导元素或轻粒子来实现的，所有这些都需要与彼此和环境完全隔离
量子位排列得越多，同时从外部隔离和控制它们就越困难
数据线和处理单元组合 塞文·戴斯、斯特凡·朗根菲尔德和他的同事们在《科学》杂志上发表了一项新的研究，提出了一种克服量子计算机构造中的技术困难的方法。他们来自德国格哈德·雷姆普研究小组，位于德国的马克斯·普朗克量子光学研究所
在这项由光子科学研究所(西班牙卡斯特尔德费尔斯)支持的工作中，该团队成功地将两个量子位模块连接在60米的距离上，从而有效地形成了一个包含两个量子位的基本量子计算机
戴斯强调说:“在这段距离上，我们在不同实验室的两个独立量子位之间进行量子计算操作。”
这使得将更小的量子计算机合并成一个联合处理单元成为可能
过去已经实现了简单地耦合遥远的量子位以在它们之间产生纠缠，但是现在，这种连接可以另外用于量子计算
为此，研究人员使用了由单个原子组成的模块作为位于两个镜子中间的量子位
在这些模块之间，它们发送一个单一的光量子，一个光子，通过光纤传输
然后这个光子与不同模块中量子位的量子态纠缠在一起
随后，其中一个量子位的状态根据“安奇拉光子”的测量状态而改变，实现保真度为80%的量子力学CNOT操作
下一步将是连接两个以上的模块，并在单个模块中容纳更多的量子位
通过分布式计算获得更高性能的量子计算机 团队负责人和研究所所长格哈德·雷姆普认为，这一结果将有助于进一步推进这项技术:“我们的方案为分布式量子计算开辟了一条新的发展道路
举例来说，它可以建立一个分布式量子计算机，由许多模块组成，只有几个量子位，通过新引入的方法相互连接
这种方法可以绕过现有量子计算机的限制，将更多的量子比特集成到一个单一的装置中，因此可以允许更强大的系统
来源：由phyica.com整理转载自PH，转载请保留出处和链接！
