人類(lèi)首次實(shí)現(xiàn)量子計(jì)算機(jī)之間的隱形傳態(tài)！英國(guó)牛津大學(xué)在頂刊《自然》發(fā)表突破性研究，讓兩臺(tái)相距約兩米、完全獨(dú)立的量子計(jì)算機(jī)，實(shí)現(xiàn)了一次“隔空握手”，并協(xié)同完成了一次計(jì)算任務(wù)。

這不是簡(jiǎn)單的信號(hào)傳遞，而是一次真正意義上的量子門(mén)傳送（Quantum Gate Teleportation）。這是人類(lèi)歷史上首次以確定的方式，在兩個(gè)獨(dú)立的量子處理器之間，搭建起了一座功能的“邏輯門(mén)”。

如果說(shuō)量子計(jì)算機(jī)是通往未來(lái)的鑰匙，那么牛津大學(xué)的這項(xiàng)突破，可能就是開(kāi)啟那扇大門(mén)的“iPhone時(shí)刻”。

為什么要“傳送”？解開(kāi)量子計(jì)算的“擴(kuò)展魔咒”

在解釋這項(xiàng)技術(shù)有多神奇之前，我們首先要明白科學(xué)家們?yōu)槭裁磿?huì)如此執(zhí)著。

長(zhǎng)久以來(lái)，量子計(jì)算面臨著一個(gè)“擴(kuò)展魔咒”：建造一臺(tái)擁有數(shù)百萬(wàn)甚至上億個(gè)高質(zhì)量量子比特的巨型量子計(jì)算機(jī)，技術(shù)難度極大。這就像想用一整塊山那么大的巨石，去精雕細(xì)琢出一座功能完備的城市，幾乎是不可能完成的任務(wù)。

于是，科學(xué)家們換了一個(gè)絕妙的思路：我們能不能不造“巨型城市”，而是先造好一個(gè)個(gè)功能獨(dú)立、小巧精致的“核心社區(qū)”（小型量子模塊），再用一種神奇的方式把它們完美連接起來(lái)，共同協(xié)作，形成一個(gè)前所未有的“量子城市網(wǎng)絡(luò)”？

這個(gè)“神奇的方式”，就是量子門(mén)傳送。

“心靈感應(yīng)”成真：量子糾纏的終極魔法

量子門(mén)傳送，聽(tīng)起來(lái)玄之又玄，但我們可以用一個(gè)比喻來(lái)理解。

你想讓兩臺(tái)獨(dú)立的電腦A和B協(xié)同工作，但它們之間沒(méi)有任何網(wǎng)線。量子門(mén)傳送技術(shù)，就像是給它們裝上了一套“心靈感應(yīng)”裝置。

這套裝置的核心，是宇宙中最奇特的現(xiàn)象之一——量子糾纏。當(dāng)兩個(gè)量子比特（量子計(jì)算機(jī)的基本單元）發(fā)生糾纏后，它們就成了命運(yùn)共同體，無(wú)論相隔多遠(yuǎn)，對(duì)其中一個(gè)的操作，會(huì)瞬間影響到另一個(gè)。

牛津的科學(xué)家們正是利用了這一點(diǎn)。他們不僅僅是傳送了一個(gè)量子比特的狀態(tài)，而是開(kāi)創(chuàng)性地利用這種“心靈感應(yīng)”，直接傳送了一個(gè)“操作指令”本身——也就是“邏輯門(mén)”。

比如科學(xué)家在A電腦上執(zhí)行了一個(gè)復(fù)雜的計(jì)算步驟，遠(yuǎn)在兩米外的B電腦，能夠瞬間“感知”到這個(gè)操作，并完美地參與進(jìn)來(lái)，就好像它們本來(lái)就是一臺(tái)電腦一樣。它們之間沒(méi)有數(shù)據(jù)線，卻搭建起了一座無(wú)形的“時(shí)空隧道”。

成果斐然：不只是理論，更是眼見(jiàn)為實(shí)的成功

這次實(shí)驗(yàn)的成果令人振奮！

數(shù)據(jù)顯示，這次“隔空計(jì)算”的保真度（可以理解為操作的準(zhǔn)確度）達(dá)到了驚人的86.2%。對(duì)于一項(xiàng)首次實(shí)現(xiàn)的技術(shù)來(lái)說(shuō)，這無(wú)疑是巨大的成功。

更厲害的是，研究團(tuán)隊(duì)還利用這個(gè)“量子城市網(wǎng)絡(luò)”的雛形，成功運(yùn)行了著名的“Grover搜索算法”——一種量子計(jì)算領(lǐng)域標(biāo)志性的算法，并取得了71%的成功率。這意味著這套系統(tǒng)不只是一個(gè)擺設(shè)，而是真正具備了協(xié)同處理復(fù)雜任務(wù)的潛力。

未來(lái)已來(lái)：從“量子樂(lè)高”到“量子互聯(lián)網(wǎng)”

這項(xiàng)技術(shù)的突破，為量子計(jì)算的未來(lái)描繪了一幅壯麗的藍(lán)圖。

首先，量子計(jì)算機(jī)將進(jìn)入“搭樂(lè)高”時(shí)代。未來(lái)的量子計(jì)算機(jī)，將由一個(gè)個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化的模塊構(gòu)成。需要升級(jí)算力？增加一個(gè)模塊就行。哪個(gè)模塊壞了？直接替換掉，而不會(huì)影響整個(gè)系統(tǒng)。這種靈活性和可擴(kuò)展性，是通往大規(guī)模實(shí)用量子計(jì)算的必經(jīng)之路。

其次，“量子互聯(lián)網(wǎng)”的基石已經(jīng)鋪就。當(dāng)模塊間的連接可以跨越更長(zhǎng)的距離，我們就能構(gòu)建起一個(gè)真正的量子網(wǎng)絡(luò)。在這個(gè)網(wǎng)絡(luò)里，不同功能、甚至不同物理體系的量子計(jì)算機(jī)（如離子阱、超導(dǎo)、光量子等）都能互聯(lián)互通，形成一個(gè)全球共享的、無(wú)與倫比的算力池。最終，一個(gè)能連接量子設(shè)備、實(shí)現(xiàn)絕對(duì)安全通信的“量子互聯(lián)網(wǎng)”將不再是夢(mèng)想。

我們正站在一個(gè)新時(shí)代的入口。今天，我們見(jiàn)證了兩臺(tái)量子計(jì)算機(jī)之間2米的“握手”；明天，我們或許將目睹一個(gè)覆蓋全球的量子網(wǎng)絡(luò)的誕生。科幻小說(shuō)的扉頁(yè)，正在被現(xiàn)實(shí)的筆墨一頁(yè)頁(yè)書(shū)寫(xiě)。

這，或許就是量子計(jì)算的“iPhone時(shí)刻”——一個(gè)定義未來(lái)的技術(shù)，第一次以接近實(shí)用的形態(tài)，出現(xiàn)在我們面前。

參考文獻(xiàn)：

Main, D., Drmota, P., Nadlinger, D.P. et al. Distributed quantum computing across an optical network link. Nature 638, 383–388 (2025). https://doi.org/10.1038/s41586-024-08404-x