量子計算機有望執行某些世界上最強大的超級計算機也難以處理的任務。在未來，科學家們預計将使用量子計算來模拟材料系統、量子化學，并推進一些艱巨的任務，其影響可能涉及金融和制藥業。然而，實現這一預期需要有彈性和可擴展的硬件。
構建大規模量子計算機的挑戰之一是，研究人員必須找到一種有效的方法來連接量子信息節點——分散在計算機芯片上的小規模處理節點。雖然量子計算機與傳統計算機有本質上的不同（用于通信電子信息的傳統技術不能直接轉化為量子設備），但是，它們都有一個肯定的要求 : 無論是通過經典互連還是量子互連，所攜帶的信息都必須經過傳輸和接收的過程。
為此，麻省理工學院的研究人員開發了一種量子計算架構，它能夠在超導量子處理器之間實現可擴展的高保真通信。在《自然物理》 ( Nature Physics ) 上發表的研究成果中，麻省理工學院的研究人員演示了第一步，即信息載體——單光子，在用戶指定方向上的确定性發射。他們的方法确保了量子信息在 96% 以上的時間裡朝着正确的方向流動，将其中幾個模塊連接起來，就可以形成一個更大的量子處理器網絡。
" 量子互連是邁向‘實現由更小的獨立部件組成的大型機器模塊化’的關鍵一步，" 研究論文的主要作者之一巴拉特 · 坎南 ( Bharath Kannan ) 博士說，" 在較小的子系統之間通信的能力将使量子處理器的模塊化架構成為可能，與使用單個大型複雜芯片的方法相比，這可能是一種更簡單的擴展到更大系統的方法。"
該研究論文題為 "On-demand directional microwave photon emission using waveguide quantum electrodynamics"，已發表在《自然物理》 ( Nature Physics ) 上，主要作者為 Bharath Kannan 博士。
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參考資料： DOI: 10.1038/s41567-022-01869-5. www.nature.com/articles/s41567-022-01869-5
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