全球首台可扩展光量子计算机原型问世

加拿大Xanadu量子技术公司开发出全球首台可扩展光量子计算机原型。该公司在最新一期《自然》杂志上发表文章详细介绍了其设计和构建过程，并展示了该原型机如何能够灵活扩展至所需规模。这项突破为未来大规模量子计算的发展奠定了重要基础。

系统和主要模块示意图。

图片来源：英国《自然》杂志

研究人员采用了模块化设计理念来构建这台量子计算机。初始阶段，他们构建了一个包含少量量子位的基本单元，适用于最基础的应用场景。随着需求增长，可以通过添加更多相同类型的单元来扩展计算能力。这些单元通过网络协同工作，共同构成一台大型计算机。每个新增的单元或量子服务器机架都会增加整体处理能力。

研究人员指出，数千个这样的单元可以通过光纤电缆连接，从而创建具有巨大处理能力的大型量子计算机。由于整个系统基于光子技术，因此无需将光子组件与传统电子组件结合使用。

为了验证这一理念，研究人员构建了一个由四个服务器机架组成的原型系统。该系统用84个压缩器，形成了一个拥有12个物理量子位的计算机。其中，第一个机架配置了输入激光器，而其他三个机架则包含了五个主要子系统：量子位生成源、量子位存储缓冲区、用于提高质量和产生纠缠态的优化系统、辅助纠缠和聚类的路由系统，以及执行最终计算任务的量子处理单元。特别的是，由于系统完全基于光子技术，所以它能够在室温下运行，不需要冷却设备。

研究人员通过创建一种独特的纠缠态，测试了系统的性能。实验结果令人满意，表明该系统不仅能执行复杂的大型计算任务，而且具备高度的容错性。该成果不仅展示了量子计算的巨大潜力，还为未来技术发展提供了新的方向和可能性。