IonQ 实现每秒超过 1,000 次量子纠缠事件的量子连接技术

IonQ 展示了一种量子连接技术，能够以每秒超过 1,000 次的纠缠事件连接两种不同类型的量子比特。这一成就将有助于工程师建造更大型的量子计算机，使不同系统之间能更高效地交换量子信息。该演示将一个捕获离子量子比特与一个位于固态存储中的硅空位（SiV）量子比特连接。光子互联技术利用光线在它们之间建立量子连接。IonQ 表示，该结果超过了之前捕获离子系统的纪录四倍以上。

技术突破解决通信瓶颈

此突破性技术解决了量子计算中的一大挑战，即在不造成通信瓶颈的情况下连接不同的硬件系统。

捕获离子提供了优秀的量子比特相干性，使其能够长时间保存量子信息。而硅空位中心则在金刚石中能够高效地与光互动，这使得它们成为量子存储的有前景候选者。IonQ 的方法通过光子连接结合了这些优势。捕获离子系统处理量子信息，而固态存储则提供了一个适合光学通信的接口。纠缠通过共享的量子状态连接量子系统，使得进行的操作是经典通信无法重现的。量子网络依赖这一特性来协调分开的处理器，并有潜力在多台机器之间分配计算工作负载。

IonQ 的演示使用实际硬件来测试这两种量子比特类型之间的完整连接。结果出现在一篇技术论文中，详细说明了系统的性能。互联的速度至关重要，因为更大型的量子计算机可能需要协调许多独立的处理单元。缓慢的连接可能会限制这些单元执行联合操作的速度，即使单个量子比特运行良好。IonQ 的董事长兼首席执行官 Niccolo de Masi 将这一挑战与传统数据中心的演变进行了比较。

专门化的处理器、内存和网络有助于经典计算基础设施超越单一机器的限制。量子系统也可能遵循类似的路径，光子连接能够连接独立的计算模块。

光子连接的潜在应用

IonQ 报告的纠缠速率表明，光学通信不必成为分布式量子计算中的主要瓶颈。该架构还可以支持网络感测，连接的量子设备能够协调不同位置的测量。其潜在的与多种量子比特技术兼容性，可能使其应用范围超越捕获离子硬件。IonQ 也正通过美国国防高级研究计划局的 HARQ 计划追求量子网络。该倡议旨在开发跨不同量子计算架构的高速互联。尽管报告的演示使用了捕获离子，但 IonQ 预期其底层设计将适应其他平台。

这些平台可能包括中性原子系统和与转换微波信号为光的转换器配对的超导量子比特。

该公司还开始商业化其量子存储和互联技术。马里兰大学购买了第一个商业系统，该系统在 2026 年 4 月宣布。IonQ 于 9 月宣布向韩国公司 SDT 销售了另一个系统。IonQ 的首席科学家 Chris Monroe 表示，光子连接在大规模量子计算中将发挥至关重要的作用。下一个挑战将是将更快的纠缠转化为在日益复杂的量子网络中可靠的操作。连接不同的量子比特技术将帮助研究人员建立模块化系统，而不需要每个组件都使用相同的硬件。

量子计算的互联技术新方向

IonQ 的量子连接技术标志着量子计算领域的一个重要进展，尤其是在解决不同硬件系统之间的通信问题方面。这一技术不仅提升了量子比特之间的纠缠速率，还为未来的量子网络奠定了基础。随着量子计算需求的增加，能够有效连接不同类型的量子比特将成为关键，这将使得量子计算机能够协同工作，并在更大范围内分配计算任务。IonQ 的商业化进程及其与其他量子技术的兼容性，将进一步推动量子计算的发展。