量子计算机有望执行某些世界上最强大的超级计算机也难以处理的任务。在未来，科学家们预计将使用量子计算来模拟材料系统、量子化学，并推进一些艰巨的任务，其影响可能涉及金融和制药业。然而，实现这一预期需要有弹性和可扩展的硬件。

构建大规模量子计算机的挑战之一是，研究人员必须找到一种有效的方法来连接量子信息节点——分散在计算机芯片上的小规模处理节点。虽然量子计算机与传统计算机有本质上的不同（用于通信电子信息的传统技术不能直接转化为量子设备），但是，它们都有一个肯定的要求:无论是通过经典互连还是量子互连，所携带的信息都必须经过传输和接收的过程。

为此，麻省理工学院的研究人员开发了一种量子计算架构，它能够在超导量子处理器之间实现可扩展的高保真通信。在《自然物理》(Nature Physics)上发表的研究成果中，麻省理工学院的研究人员演示了第一步，即信息载体——单光子，在用户指定方向上的确定性发射。他们的方法确保了量子信息在96%以上的时间里朝着正确的方向流动，将其中几个模块连接起来，就可以形成一个更大的量子处理器网络。

“量子互连是迈向‘实现由更小的独立部件组成的大型机器模块化’的关键一步，” 研究论文的主要作者之一巴拉特·坎南(Bharath Kannan)博士说，“在较小的子系统之间通信的能力将使量子处理器的模块化架构成为可能，与使用单个大型复杂芯片的方法相比，这可能是一种更简单的扩展到更大系统的方法。”

该研究论文题为"On-demand directional microwave photon emission using waveguide quantum electrodynamics"，已发表在《自然物理》(Nature Physics)上，主要作者为Bharath Kannan博士。

前瞻经济学人APP资讯组

参考资料： DOI: 10.1038/s41567-022-01869-5. www.nature.com/articles/s41567-022-01869-5

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