“跨芯片”量子纠缠实现

科技日报北京11月21日电 （记者刘霞）IBM公司科学家实现了“跨芯片”量子纠缠——使两块“鹰”（Eagle）量子芯片成功纠缠在一起。每块量子芯片拥有127个量子比特，两块芯片共同完成了需要142个量子比特才能完成的计算任务。目前，单块芯片一次容纳的量子比特的数量低于142。这一成果为构建更大规模量子计算机奠定了基础，相关论文发表于20日出版的《自然》杂志。

量子计算机有望比传统设备更快地解决某些问题，但建造实用量子计算机之路并非一片坦途。其中，扩大规模与降低出错率是两大主要障碍。全球多个研究小组和公司“各出奇招”，力求扫清这些障碍。IBM选择了超导芯片，这些芯片可由制造现有计算机硬件的机器生产。

但IBM的这一策略也面临一大挑战：芯片的输入和输出线路远大于进行计算的量子比特。这意味着量子比特之间的距离大于传统处理器内晶体管之间的间隔，进而限制了压缩到芯片上的量子比特的数量。为此，IBM希望在量子芯片之间实现纠缠，协同工作。

但要让量子芯片之间相互纠缠，远比使用传统芯片困难。这是因为在传统芯片内，数据以电信号的有（1）或无（0）来表示，而量子比特之间的纠缠无法简单地通过线路传递。

为攻克这一难题，IBM科学家设计出一种方案：首先让一对量子比特纠缠，随后将其中一个量子比特传送到第二块芯片，这样两块芯片之间就建立了量子联系。不过，这一过程还需要传统计算机的辅助。在最新研究中，该公司首次成功地将两块量子芯片纠缠在一起，让它们作为一个整体，执行超出单块芯片能力的计算。

美国得克萨斯大学奥斯汀分校的斯科特·阿伦森表示，将多个量子芯片连接在一起的想法已经讨论了几十年，现在，IBM朝这个目标迈出了关键一步。然而，要真正扩大超导量子计算机的规模，还需要在保证更高保真度的情况下，让数百或数千个超导芯片作为一个整体协同运行。

【总编辑圈点】

量子计算机在处理特定类型的问题上能超越传统计算机，如大规模数据加密、药物分子模拟等领域。然而，量子计算面临的主要挑战之一就是如何在保持量子态稳定的同时，扩展系统的规模。IBM通过巧妙的设计，克服了量子芯片间通信的技术障碍，实现了“跨芯片”的量子纠缠。尽管目前仍处于实验阶段，但这一进展无疑为实现更强大的量子计算能力铺平了道路。