麻省理工学院为 QPU 发明了新的通信方式
(配图来源:da-kuk/Getty Images)
研究人员创造了一种允许量子处理器直接相互通信的设备,实现了“多对多”通信,因此单个网络中的所有处理器都可以直接与任何其他处理器进行通信,这一创新改变了现有的量子体系结构,在量子处理单元(QPU)之间提供了更高效的通信方式,传统的点对点通信需要信息在多个节点间传输,这增加了量子信息暴露于噪声的可能性,并容易导致错误。
远程纠缠是这一创新的关键,两个粒子可以通过纠缠共享相同的状态,即使它们相隔甚远,这种纠缠现象是量子计算的核心,允许量子比特相互关联并作为单个系统发挥作用,从而创造出经典计算机无法实现的算法。
在测试中,研究人员连接了两个量子处理器模块,每个模块包含四个量子比特,这些模块通过超导线连接,这些超导线被称为波导,它们作为大型量子处理器和波导之间的接口,科学家们表示,可以通过这种方式连接任意数量的处理器,创建一个高度可扩展的网络。
研究人员使用微波脉冲激发单个量子比特,使其发射光子,这些光子可以在模块之间传输量子数据,仅仅移动光子并不会自动产生纠缠,为了实现这一目标,研究团队必须专门准备量子比特和光子,以确保传输后两个模块共享一个光子。
为了迫使两个模块共享同一个光子,他们在中点中断了光子的发射脉冲,这导致一半的光子在接收端被吸收,而另一半被保留在发射模块中,光子在穿过波导时会发生变形,影响吸收并中断纠缠,为了克服这个问题,研究团队采取了扭曲光子的方法,以提高吸收水平并确保纠缠。
这项研究的主要作者表示,这项工作对于实际的量子计算应用具有广泛的应用性,远程纠缠生成协议可以扩展到其他类型的量子计算机和更大的量子互联网系统,这一突破性的研究为量子计算的发展迈出了重要的一步,有望为未来的技术革新带来深远的影响。