量子通信領域迎來了激動人心的突破！牛津大學的研究團隊在權威科學期刊《自然》上發表了他們的最新研究成果，成功地在兩米距離上實現了確定性量子門傳送，且保真度高達86%。這一成果不僅為量子計算的未來發展開辟了新路徑，更為構建量子互聯網奠定了堅實基礎。
研究團隊指出，分布式量子計算（DQC）作為一種理想的量子電路執行方式，能夠在不犧牲性能或量子比特連接性的前提下，實現跨處理器的量子信息處理。而光子網絡，作為連接這些處理器的橋梁，其重要性不言而喻。然而，要實現全互連的邏輯連接，就必須確保量子門傳送過程具備確定性和可重復性，這是以往技術所難以達到的。
牛津大學的研究正是在這一關鍵問題上取得了突破。他們設計的傳輸鏈路不僅實現了高保真度的確定性量子門傳送，還成功運行了Grover搜索算法，成功率達到了71%。這一成就標志著首次實現了由多個非局域兩量子比特門組成的分布式量子算法，為量子計算的實用化邁出了重要一步。
實驗的第一步是在兩個Sr+離子之間建立遠程糾纏。通過激光激發和光子收集，研究人員成功地在兩個離子之間產生了最大糾纏態。隨后，他們利用這種糾纏作為量子信道，結合局域操作和經典通信，將邏輯門操作從一個模塊“傳送”到另一個模塊，實現了跨越物理距離的量子計算。
在建立了遠程糾纏之后，研究人員開始在每個模塊內進行局域操作。他們先將存儲在Ca+電路量子比特上的量子態臨時映射到輔助量子比特上，然后在Sr+和Ca+輔助量子比特之間執行局域CZ門操作。這一步驟完成后，再將輔助量子比特的量子態映射回電路量子比特，從而實現了受控相位門。
接下來是傳送過程的關鍵步驟：兩個量子網絡節點需要對各自的Sr+離子進行中途測量，并通過經典信道交換測量結果。這一步驟確保了邏輯門操作能夠從一個節點準確地傳送到另一個節點。實驗中，研究人員使用了低延遲、高保真的TTL信號線作為經典信道，確保了信息的快速準確傳輸。
最終，研究人員測試了這套量子門傳送方法的保真度，并成功運行了Grover搜索算法。實驗結果顯示，傳送CNOT門的保真度為86.2%，傳送iSWAP門的保真度為70%，而傳送SWAP門的保真度則為64%。這些結果充分證明了該方案能夠以較高保真度實現任意雙量子門操作在兩個遠程量子比特之間的傳送。
遠程糾纏的保真度達到了96.89%，接近理論極限，為高質量量子門傳送提供了堅實基礎。量子存儲過程的保真度也高達98%以上，進一步證明了Ca+離子在承載量子信息方面的優越性。
這一研究成果的發表，標志著量子通信領域取得了重大進展。它不僅為分布式量子計算提供了可行的技術途徑，還為構建量子互聯網奠定了理論基礎。隨著研究的深入和技術的不斷發展，我們有理由相信，量子計算的實用化將不再遙不可及。
盡管這一成果與科幻場景中的“傳送”仍有較大差距，但它無疑讓我們離實現實用的量子網絡更近了一步。未來，隨著量子通信技術的不斷突破和創新，我們有理由期待更多令人驚嘆的科技成果涌現。
