中科大团队研究分布式光量子计算获重要进展

近日，中国科学技术大学（简称中科大）的郭光灿院士团队在量子网络领域取得了重要突破，基于固态量子存储成功实现了跨越7公里的分布式光量子计算。

据悉，该研究团队由李传锋、周宗权、柳必恒等人组成，他们基于多模式固态量子存储和量子门隐形传送协议，在合肥市区成功实现了跨越7公里的非局域量子门。这一成果已于近日发表在国际权威学术期刊《自然·通讯》上。

分布式量子计算被认为是解决量子计算可扩展性难题的一条可行路径。它通过非局域量子门连接独立的量子计算节点，从而整合量子网络中的算力资源，实现量子计算规模的提升。然而，非局域量子门目前仅在数十米的尺度下实现了实验演示，无法满足在大尺度量子网络中整合算力资源的需求。

为了解决这一难题，郭光灿院士团队基于量子门隐形传送协议，建立了两个量子节点之间的非局域量子门。这两个量子节点分别位于中国科学技术大学东校区和合肥市大蜀山东侧，直线距离为7公里。

在实验过程中，研究团队首先在两节点间使用通信波段光子和专线光缆进行了量子纠缠态的远程分发。随后，中国科大节点和大蜀山节点分别执行本地的两比特量子门操作。中国科大节点采用掺铕硅酸钇晶体实现纠缠光子的存储，直到接收到大蜀山节点的测量结果，并根据这一结果执行相应的单比特门操作。



实验结果表明，固态量子存储器的纠缠存储时间达到80.3微秒，相比前人工作提升近2倍，并且纠缠存储的时间模式数达1097个，使得非局域量子门的生成速率获得了线性的提升。基于非局域量子门，研究团队进一步操控，成功实现了量子算法的远程分布式执行。