牛津大学Nature发文：量子网络实现重大突破，86%保真度创纪录

牛津大学Nature发文：量子网络实现重大突破，86%保真度创纪录

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新浪网

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https://finance.sina.com.cn/tech/digi/2025-02-10/doc-ineiypre4240836.shtml

2.

https://new.qq.com/rain/a/20250207A07T6C00

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https://36kr.com/p/3160453075360256

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https://www.qbitai.com/2025/02/252432.html

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http://www.news.cn/fortune/20250117/5d38e2bb062c4b82af1ab5aec72e81fe/c.html

6.

https://bau.com.hk/web/article/1329819161739051008/web/content_1329819161739051008.html

牛津大学研究团队在量子通信领域取得重大突破，他们在Nature杂志上发表的最新研究显示，已经在两米的距离上实现了确定性的量子门传送，保真度高达86%。这一突破不仅为分布式量子计算提供了可行途径，更为构建实用的量子互联网奠定了重要基础。

在量子计算中，量子门是实现量子算法的基本操作单元。然而，由于量子态的脆弱性，实现高保真度的远程量子门操作一直是一个重大挑战。牛津大学的研究团队通过创新的实验设计，成功克服了这一难题。

研究团队设计了一个由两个模块组成的系统，每个模块包含一个88Sr+离子和一个43Ca+离子。其中，88Sr+离子作为网络量子比特，通过与422nm单光子的高效耦合实现量子接口功能；43Ca+离子则用于编码电路量子比特，并作为辅助量子比特参与局域操作。

研究的核心思路是利用量子纠缠作为资源，通过量子门传送（QGT）在网络中的物质量子比特之间共享远程纠缠。具体步骤如下：

1. 远程纠缠建立：通过交换光子在两个模块的Sr+离子之间建立远程纠缠。这一过程通过Hong-Ou-Mandel干涉实现，当两个光子同时到达分束器时会发生干涉并抢占同一输出端口，从而实现纠缠交换。

2. 模块内局域操作：在每个模块内，通过Raman激光脉冲实现Ca+量子比特与Sr+离子的纠缠。这一操作通过Mølmer–Sørensen纠缠门实现，利用两离子同时受到蓝/红失谐的Raman激光作用，产生自旋依赖力，获得理想的相互作用。

3. 离子测量与经典传送：对Sr+离子进行中途测量并通过经典信道交换测量结果。测量结果通过TTL信号线传输，延迟仅为25ns，确保了信息的快速交换。

研究团队通过这一创新方案，成功实现了高保真度的量子门传送。实验结果显示：

• 传送CNOT门的保真度达到86.2%
• 传送iSWAP门的保真度为70%，需要2次量子门传送
• 传送SWAP门的保真度为64%，需要3次量子门传送

更值得一提的是，这是首次实现由多个非局域两量子比特门组成的分布式量子算法，标志着分布式量子计算从理论走向实践的重要一步。

这一突破的重要性在于：

1. 确定性与可重复性：解决了之前技术无法保证传送过程的确定性和可重复性问题
2. 高保真度：实现了86%的高保真度，接近理论极限
3. 分布式计算：为大规模量子计算提供了可行途径
4. 量子互联网基础：为构建实用的量子互联网奠定了重要基础

随着技术的不断进步，量子网络正逐步从实验室走向实际应用。根据全球前沿科技咨询公司ICV的数据显示，2023年全球量子产业规模达到47亿美元，预计到2035年将增长至8117亿美元，年均复合增长率高达44.8%。

中国在量子通信领域持续领跑，已建成超过1万公里的量子通信骨干网络，覆盖全国多个省份。同时，多家A股上市公司如国盾量子、禾信仪器等已在量子科技赛道布局，推动产业快速发展。

牛津大学的这一突破进一步证明了量子网络的可行性，为未来构建更复杂、更强大的量子计算系统提供了新的思路。随着技术的不断成熟，我们有理由相信，量子互联网的商用化指日可待，这将为数据中心、政府与国防、金融行业、医疗保健等多个领域带来革命性的变革。