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牛津大学研究人员利用粒子纠缠让两个量子处理器相互连接并传输数据
发布日期:2025-02-19 17:21:34  稿源:cnBeta.COM

量子计算具有巨大的潜力,但它面临着可扩展性问题。 要使这样的机器真正发挥作用,需要在一个地方装配多个量子处理器。 这不仅增加了处理器的功率,也增大了它的体积,使其变得不那么实用,而且更加精密。 科学家们正在研究一种听起来像是科幻小说系列的解决方案:通过"量子传送"将远程内核相互连接起来,从而制造出更强大的机器。

实现这种信息传输的途径已初露端倪。 最近,牛津大学的一个科学家小组能够在两个独立的量子处理器之间无线发送首个量子算法。 这两个小内核利用它们的独特性,汇集它们的能力,组成了一台卓越的计算机,解决了它们都无法独立解决的问题。

由研究生道格尔-梅因(Dougal Main)领导的研究小组利用量子纠缠,成功地让遥远的系统彼此互动,共享逻辑门。 得益于这种量子力学现象,一对相连的粒子即使相距遥远,也能共享相同的状态,从而传输相同的信息。 如果一个粒子改变了状态,另一个粒子也会立即反映出来。

牛津大学的科学家利用量子纠缠在计算机之间几乎瞬间发送基本信息。 根据这一原理,当数据进行远距离传输时,就可以说发生了"量子传送"。 这不能与传统意义上的"远距传物"相混淆,后者涉及假设的空间物质的直接交换。 在实验中,光粒子保持在同一位置,但纠缠使计算机能够"看到"彼此的信息,并行工作。

根据该团队发表在《自然》上的研究论文,利用光子和相隔两米的模块就可以实现算法的量子传送。 信息的保真度高达 86%。 这种分布式量子计算架构的结果足以成为实现大规模技术和量子互联网的可行途径。

以前曾出现过计算环境中的量子远距传输演示,但仅限于系统间的状态传输。 牛津大学的试验与众不同,因为它使用了远距传态技术在遥远的原子核之间产生相互作用。梅因说:"这一突破使我们能够有效地将不同的量子处理器'连接'成一台完全互联的量子计算机。"

如果分布式量子计算技术继续发展,巨型量子机器的时代可能已经过去。 通过量子远距离传输,更多的机器一起运行,就有可能解决可扩展性的问题。 目前,一个基本处理器可以处理 50 量子比特(一种量子信息单位)。 一些科学家估计,要解决复杂的问题,需要一台能够处理数千或数百万量子比特的机器。

即使没有纠缠,量子机器也已经足够强大,可以解决看似不可能解决的问题。 Google的量子芯片 Willow 最近在五分钟内解决了一项名为随机电路采样的基准任务;而传统的超级计算机要想获得同样的结果,则需要长达 10 夸亿年的时间。

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