分布式量子计算研究进展

量子比特的高效拓展是量子计算获取量子加速优势需要解决的基本问题,分布式量子计算(DQC)因其高度可行性和灵活性,成为解决量子比特拓展问题的关键技术之一。根据芯片间通信方式的不同,分布式量子计算可以分为基于量子隐形传态和基于量子线路拆分的分布式量子计算两种类型,前者主要面向容错量子计算,而后者被认为可在中等规模含噪声量子(NISQ)时代有效提升量子计算机算力。从长远角度来看,作为量子网络的主要应用之一,分布式量子计算可以更好地整合接入量子网络的海量量子计算机以解决高难度问题。首先介绍了分布式量子计算的来源和类型,在此基础上,给出了两类分布式量子计算的基本原理和发展状况,以及关注度较高的应用算法和编译优化方法。

分布式离子阱量子计算的发展和应用

分布式离子阱量子计算是一种将囚禁离子处理器作为计算节点,通过离子-光子纠缠连接各计算节点而建立的量子计算模型。在金融、化学、密码学等领域需要巨大的计算量,分布式离子阱量子计算有望突破这些领域现有方法的局限,从而获得广泛应用。对分布式离子阱量子计算的原理、现状进行分析和研究,并对未来可能的发展方向与应用场景进行展望。

量子计算研究现状与未来发展

量子计算乃至更为广泛的量子信息,是基于量子力学原理发展出来的概念与技术体系,涉及信息的本质及其处理。量子计算利用量子叠加、量子纠缠等资源进行信息编码和处理,已被证明在若干问题上具有相对于经典计算的极大优势,在实用化后将对信息及相关科技产生深远影响。本文概要回顾了量子计算的发展历史,如量子计算思想与概念的形成、重要理论及算法的发展以及应用情况;梳理总结了代表性的量子计算技术路线及其发展态势,如超导量子计算、分布式超导量子计算、光量子计算、囚禁离子量子计算、硅基量子计算及若干其他体系。着眼不同技术路线面临的共性问题,对我国量子计算领域未来发展提出建议:注重战略规划和布局,培养高水平研究团队,加强基础研究、核心技术、关键设备的自主研发。

离子阱量子计算机的发展现状与趋势

量子计算机是基于微观体系的量子力学性质--叠加性和纠缠性,对信息进行逻辑运算、存储传输的新型计算装置。通过运行基于量子硬件的量子算法,量子计算机解决某些复杂数学问题的速度和效率可大幅度超越经典计算机,对未来科技发展和国家战略竞争起着至关重要的作用。离子阱是通用量子计算机的主流技术之一,同时也对量子物理学的发展发挥过关键作用。本文围绕离子阱量子计算机的发展现状与趋势展开论述。首先回顾离子阱量子计算发展历史;接着介绍离子囚禁关键技术的现状以及趋势;然后重点介绍分布式离子阱量子计算机,分析离子-光子纠缠、分布式量子计算,以及基于离子阱量子计算机的量子互联网络等技术前沿;并介绍了离子阱量子计算产业发展,包括核心专利、研究机构、企业与融资、市场与生态等;最后,对离子阱量子计算机科研和产业发展提出政策建议。