
研究人员创建了一种允许量子处理器直接通信的设备,这是开发实用的重要步骤。这可能意味着处理器之间的更快且容易发生错误的通信。
现有的量子体系结构仅提供有限的沟通(QPU)。这种通信是“点对点”,这意味着在到达目的地之前,必须将信息传输到链条中的链条中。这增加了将量子信息暴露于噪声的可能性,并使错误发生的可能性更大。
但是,麻省理工学院科学家开发的新设备允许进行“全能”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通信。研究人员在3月21日发表的一项新研究中概述了他们的“远程纠缠”方法。
远程纠缠是两个粒子共享相同状态的状态,并且一个变化一个自动影响另一个状态。两者之间的距离可能很大,目前尚无限制。
在测试中,研究人员通过模块连接了两个量子处理器,每个处理器包括四个。每个模块中的某些量楼都被任务发送,可用于传输量子数据的光颗粒,而其他粒子则分配给存储数据。
将模块与称为波导的超导线连接在一起,模块用作较大量子处理器和波导之间的界面。科学家说,任何数量的处理器都可以通过这种方式连接,从而创建一个高度可扩展的网络。
然后,研究人员使用微波脉冲来激发单个Qubit,以在整个波导上沿任一方向发射光子。
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这项研究的高级作者说:“投球和捕获光子使我们能够在非本地量子处理器之间创建'量子互连',并且随着量子互连的范围,远程纠缠。”威廉·奥利弗(William D. Oliver),麻省理工学院电子研究实验室副主任陈述。
光子失真
是一个连接两个粒子并共享信息的状态,即使在远处也是如此。一个纠缠粒子的变化将立即影响其伴侣。这是量子计算的关键现象,因为它允许将量子器关联并充当单个系统。反过来,这使我们可以创建古典计算机不可能的算法。
但是,仅在模块之间来回移动光子不会自动创建纠缠。为了实现这一目标,团队必须特别准备量子和光子,以便在转移后,模块共享一个光子。
为了强制两个模块共享相同的光子,它们必须在中间点中断光子发射脉冲。这实际上意味着一半的光子在接收端被吸收,而一半被发射模块保留。
这种方法的问题在于,光子在穿过波导时会扭曲,这可能会影响吸收和中断纠缠。为了克服建筑中的这一缺陷,团队必须扭曲光子以鼓励最大的吸收。通过在传输前扭曲光子,它们能够将吸收水平提高到60%,足以确保纠缠。
该研究的主要作者说,这项工作通常适用于实用的量子计算应用。Aziza Almanakly,电气工程和计算机科学研究生。
Almanakly说:“原则上,我们的远程纠缠生成协议也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。”