芝加哥大學普利茲克分子工程學院（Pritzker School of Molecular Engineering at University of Chicago, PME）的研究人員，成功通過通信電纜發送糾纏的量子比特，該通信電纜將一個量子網絡節點和另一個節點相連接。這對於量子計算領域來說，是一項重大突破。
實驗使用超導量子比特和可電控的微型低溫線路來進行該研究，研究人員還通過同一根電纜加強放大了糾纏態。首先，他們利用電纜，將兩個節點中的兩個量子比特相糾纏。然後，將這些量子比特與節點中其他的量子比特進行進一步糾纏。
該研究成果以“Deterministic multi-qubit entanglement in a quantum network”（量子網絡中的多量子比特糾纏的確定性）爲題，發表在《自然》雜誌上[2]。這一研究有助於賦能量子計算，爲未來量子通信網絡奠定基礎。
領導該研究的Andrew Cleland教授表示，研究如何成功傳輸糾纏態，對於擴大量子計算規模來說，十分關鍵。
1. 通過網絡發送糾纏光子
研究人員爲了能夠通過一根一米長的超導通信電纜發送糾纏態，他們創建了一個實驗裝置，兩個節點中每個節點有三個超導量子。
然後，他們將每個節點中的一個量子比特連接到電纜上，以微波光子的形式通過電纜發送量子態，達到最小信息損失量。實驗過程中，脆弱的量子態使得這個過程相當具有挑戰性。
其中一名研究人員開發了一個系統，該系統使整個傳輸過程僅需要幾十納秒（一納秒相當於十億分之一秒）。這一舉措使得研究人員們成功發送糾纏量子態的同時，保證極少的信息損失量。
該系統還允許他們“放大”量子比特的糾纏態。研究人員在每個節點中，使用一個量子比特，並通過電纜發送一個半光子，將它們糾纏在一起。
然後，再將這一糾纏，擴展到每個節點中的其他量子比特上。當這些步驟完成之後，兩個節點中的全部六個量子比特，都處於一個全局的糾纏態中。
2. 創建一個規模化、網絡化的量子計算機
在未來，量子計算機很有可能建立在由糾纏量子比特進行計算的模塊之上。
而最終，這些量子計算機也許會由許多這樣的聯網模塊組成，就像今天的超級計算機在許多相互連接的中央處理器上進行並行計算一樣。
能夠在不同的模塊或節點中，遠程糾纏量子比特，是實現這種模塊化方法的一個重大進步。
因爲模塊與模塊之間需要相互發送複雜的量子態，所以未來量子通信網絡的發展，也許會利用到這一行爲。
團隊的下一步是將他們的系統，擴展到三個節點，來構建三方糾纏。希望展示超導量子比特，對於未來量子計算髮展的全部潛力。
參考鏈接：
[2]https://www.nature.com/articles/s41586-021-03288-7
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