系統(tǒng)和主要模塊示意圖。
圖片來(lái)源:英國(guó)《自然》雜志
研究人員采用了模塊化設(shè)計(jì)理念來(lái)構(gòu)建這臺(tái)量子計(jì)算機(jī)。初始階段,他們構(gòu)建了一個(gè)包含少量量子位的基本單元,適用于最基礎(chǔ)的應(yīng)用場(chǎng)景。隨著需求增長(zhǎng),可以通過(guò)添加更多相同類型的單元來(lái)擴(kuò)展計(jì)算能力。這些單元通過(guò)網(wǎng)絡(luò)協(xié)同工作,共同構(gòu)成一臺(tái)大型計(jì)算機(jī)。每個(gè)新增的單元或量子服務(wù)器機(jī)架都會(huì)增加整體處理能力。
研究人員指出,數(shù)千個(gè)這樣的單元可以通過(guò)光纖電纜連接,從而創(chuàng)建具有巨大處理能力的大型量子計(jì)算機(jī)。由于整個(gè)系統(tǒng)基于光子技術(shù),因此無(wú)需將光子組件與傳統(tǒng)電子組件結(jié)合使用。
為了驗(yàn)證這一理念,研究人員構(gòu)建了一個(gè)由四個(gè)服務(wù)器機(jī)架組成的原型系統(tǒng)。該系統(tǒng)用84個(gè)壓縮器,形成了一個(gè)擁有12個(gè)物理量子位的計(jì)算機(jī)。其中,第一個(gè)機(jī)架配置了輸入激光器,而其他三個(gè)機(jī)架則包含了五個(gè)主要子系統(tǒng):量子位生成源、量子位存儲(chǔ)緩沖區(qū)、用于提高質(zhì)量和產(chǎn)生糾纏態(tài)的優(yōu)化系統(tǒng)、輔助糾纏和聚類的路由系統(tǒng),以及執(zhí)行最終計(jì)算任務(wù)的量子處理單元。特別的是,由于系統(tǒng)完全基于光子技術(shù),所以它能夠在室溫下運(yùn)行,不需要冷卻設(shè)備。
研究人員通過(guò)創(chuàng)建一種獨(dú)特的糾纏態(tài),測(cè)試了系統(tǒng)的性能。實(shí)驗(yàn)結(jié)果令人滿意,表明該系統(tǒng)不僅能執(zhí)行復(fù)雜的大型計(jì)算任務(wù),而且具備高度的容錯(cuò)性。該成果不僅展示了量子計(jì)算的巨大潛力,還為未來(lái)技術(shù)發(fā)展提供了新的方向和可能性。
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