量子互联网迈出重要一步：牛津大学验证分布式量子计算可行性

近日，牛津大学的研究人员在《自然》杂志上发表了一项重要研究成果，成功实现了两米距离上的确定性量子门传送，保真度高达86%。这一突破不仅为大规模量子计算提供了可行路径，还为构建量子互联网奠定了基础。

Grover搜索算法的成功率达到了71%

研究人员通过实验首次实现了由多个非局域两量子比特门组成的分布式量子算法，并以71%的成功率运行了Grover搜索算法。这项成果被认为是量子计算领域的一个重大里程碑，虽然目前的技术还无法实现科幻中的“传送”，但已经让实用的量子网络变得更加接近现实。

分布式量子计算的优势

分布式量子计算（DQC）可以在不损害性能或量子比特连接性的前提下执行大型量子电路，光子网络作为互联层非常适合这种架构。借助光子网络，通过量子门传送（QGT）可以实现全互连的逻辑连接，但之前的技术无法保证传送过程的确定性和可重复性。牛津团队在这项研究中解决了这些问题，实现了高保真度的确定性传送。

远程纠缠的建立与传输链路设计

研究的核心思路是利用量子纠缠作为资源，通过量子门传送，在两个模块中的量子比特电路之间执行非局域量子门操作。两个相距2米的捕获离子模块（分别称为“Alice”和“Bob”）各自储存了一个88Sr+离子和一个43Ca+离子。88Sr+离子用作网络量子比特，而43Ca+离子则用于编码电路量子比特并参与局域操作。

首先，通过交换光子在Sr+离子之间建立远程纠缠，然后利用这种纠缠作为量子信道，结合局域操作和经典通信，将逻辑门操作从一个模块“传送”到另一个模块，从而实现了跨越物理距离的量子计算。

实验细节与结果

实验中，每次尝试的时间为1168ns，平均需要7084次尝试（约103ms）才能成功建立一次纠缠，远程纠缠态的保真度可达96.89%。模块内的局域操作通过Raman激光脉冲实现，最终在Sr+光学量子比特和Ca+电路量子比特之间实现了受控相位门。

接下来，两个量子网络节点对各自的Sr+离子进行中途测量并通过经典信道交换测量结果，完成逻辑门操作的传送。最终，研究人员成功运行了Grover搜索算法，取得了71%的成功率，初步证明了分布式量子计算系统在执行量子算法方面的可行性。

本文来源： 量子位【阅读原文】