我国中科大团队在量子网络领域取得重要进展，实现跨越 7 公里的非局域量子门

电脑系统网 10 月 6 据中国科技大学官方消息，中国科技大学郭光灿院士团队近日在量子网络领域取得了重大进展。基于多模式固态量子存储和量子门隐形传输协议，李传锋、周宗权、刘必恒等团队在合肥实现了跨越 7 公里的非局域量子门演示了分布式 Deutsch-Jozsa 算法和量子相位估计算法。该成果 10 月 2 国际期刊《自然》每天发表・通讯》上。

计算机系统网络从中国科技大学了解到，分布式量子计算是解决量子计算可扩展性问题的可行途径。它通过非局域量子门连接独立的量子计算节点，整合量子网络中的计算能力资源，实现量子计算规模的提高。然而，非局域量子门目前只有几十米的实验演示，不能满足大规模量子网络中计算能力资源整合的需要。

在这项工作中，研究小组建立了两个量子节点之间的非局域量子门，基于量子门的隐形传输协议。两个量子节点之间的直线距离为 7 公里位于中国科技大学东校区(以下简称中国科技大学)和合肥大蜀山东侧(以下简称大蜀山)。研究小组首先利用通信波段光子和专线光缆在两个节点之间进行量子纠缠状的远程分发。随后，中国科技大学节点和大蜀山节点分别进行了当地的两比特量子门操作。在收到大蜀山节点的测量结果之前，中国科技大学节点采用掺有硅酸铵晶体的混合光子储存，并根据该结果进行相应的单比特殊操作。

实验结果表明，中国科技大学节点的光子与大蜀山节点的光子完成了两个比特非局域量子门的操作，其中受控非门的保真度达到 88.7%。固态量子存储器的纠缠存储时间达到 80.3μs，与以前的工作相比，工作进步更近 2 倍，纠缠存储的时间模式数达到 1097 一是线性提高了非局域量子门的生成率。研究小组基于非局域量子门，在这两个远程节点之间进一步演示了两个比特 Deutsch-Jozsa 量子相位估计算法和算法成功实现了量子算法的远程分布式执行。

本工作首次展示了城市距离分布式光量子计算的演示，展示了基于量子存储和通信光缆构建分布式量子计算网络的可行性，为实现大规模量子计算提供了新的思路。

论文链接

Nonlocal photonic quantum gates over 7.0 km

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