构建模块化量子计算机架构的关键步骤

这项新工作背后的关键原则是量子隐形传态，这是量子力学的一个独特特征，以前曾用于在两方之间传输未知量子态而无需实际发送状态本身。使用20世纪90年代开发的理论协议，耶鲁大学的研究人员通过实验证明了量子操作或“门”，而不依赖于任何直接的相互作用。这种门是依赖于单独量子系统网络的量子计算所必需的 - 许多研究人员称这种架构可以抵消量子计算处理器中固有的错误。

通过耶鲁量子研究所，由首席研究员Robert Schoelkopf 和前研究生Kevin Chou 领导的耶鲁研究小组 正在研究量子计算的模块化方法。研究人员表示，模块化在从最新的SpaceX火箭的生物细胞组织到发动机网络的各个方面都有发现，已被证明是构建大型复杂系统的有力策略。量子模块化体系结构由一组模块组成，这些模块用作连接到更大网络的小量子处理器。

该架构中的模块彼此之间具有自然隔离，从而减少了通过较大系统的不必要的交互。研究人员表示，这种隔离还使模块之间的操作成为一项独特的挑战。传送门是实现模块间操作的一种方式。

“我们的工作是第一次证明这个协议是经典通信发生的地方，允许我们实现'确定性'操作，每次都执行所需的操作，”Chou说。

完全有用的量子计算机有可能达到比现在的超级计算机快几个数量级的计算速度。耶鲁大学的研究人员处于开发第一批完全有用的量子计算机的前沿，并在超导电路的量子计算方面做了开创性的工作。

量子计算是通过称为量子位的精细数据位完成的，这些数据容易出错。在实验量子系统中，“逻辑”量子位由“辅助”量子位监视，以便立即检测和纠正错误。“我们的实验也是逻辑量子比特之间两量子比特运算的首次演示，”Schoelkopf说。“这是使用可纠错的量子比特进行量子信息处理的里程碑。”

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