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量子网络：通过量子处理器互联实现
更大规模的量子机器
作者：Aharon Etengoff，贸泽电子专稿
从加速药物发现到推进人工智能和
密码学的发展，量子计算定将积极影
响全球数十亿人的生活。不需要多少
天、多少月、多少年，量子计算机只需
几毫秒就能快速完成复杂的任务。例
如，2023年7月，Google的量子系统超
越了世界上最快的超级计算机，当时
这个系统即时且准确地处理了对手要
花47年才能完成的一系列复杂计算！
尽管量子计算系统要像我们每天使
用的笔记本电脑、智能手机和平板电
脑一样普及还需要一段时间，但总
部设在布莱顿的初创公司Universal
Quantum的首席执行官Sebastian
Weidt预料会出现这样一个激动人心的
未来：拥有成千上万量子比特 (qubit)
的量子计算机"以传统计算机永远无
法做到的方式为社会提供价值。"
McKinsey认为，到2030年，可能会有
5000台量子计算机投入使用，预计
2035年将会有更丰富的专用硬件和
软件问世。不过，系统设计师可以通
过将多个量子处理器互联来组成由
数千个量子比特驱动的大规模容错
机器，这样就有可能加快这一进度。
您可能会问，量子处理器互联具
有哪些优势和挑战？ 让我们仔
细研究一下当前的互联技术，探
索未来如何设计量子系统。
为何要将量子处理器互联？
在经典或传统的冯·诺依曼计算中，
比特要么存储为0，要么为1。经典比
特只能处于两种状态（0或1）中的一
种，而量子比特则不同，它能够同时
以两种状态存在。这使得量子计算机
可以同时处理大量的可能性 — 这种
技术也称为量子并行。此外，量子比
特可以纠缠，这意味着一个量子比特
的状态依赖于另一个量子比特的状
态，以支持高度协调的计算过程。
虽然量子系统在不断发展，但目前大
多数量子处理器只能包含有限数量的
量子比特。在单个量子系统中，将多个
处理器互联会显著增加量子比特数
量，同时增强对片上存储器等关键计
算资源的访问。简言之，这种方法允许
量子系统更快速、更高效地计算复杂
的方程，从而实现更丰富的实际应用。
量子处理器的互联也使量子工程
师能够提高系统的容错能力，并分
配更多的量子比特来支持资源密
集型纠错方案。后者通常需要将一
比特量子信息作为一个逻辑量子
比特编码到量子比特集合中。
