2026年9月9日——富士通（Fujitsu）、代尔夫特理工大学（TU Delft）和QuTech的研究人员开发出一种新型量子计算机原型，其基于金刚石中的锡空位（SnV）色心。该系统是自2020年开始的合作项目成果，将金刚石自旋量子比特与芯片上的集成光子学相结合。这代表着向模块化量子计算机迈出的早期系统级一步，在这种计算机中，不同的量子处理器可通过光进行连接。

该原型并非旨在演示大规模量子处理器，而是应对未来量子计算机的一个关键挑战：如何将不同组件集成到一种可超越单芯片扩展的架构中。尽管目前有多种硬件平台正被探索用于量子计算——包括超导电路、囚禁离子、中性原子和半导体自旋——金刚石自旋量子比特提供了一种补充途径。它们与光交互的能力使其成为模块化、光连接架构的有力候选方案。

当前原型包含一个基于金刚石的量子模块，该模块将自旋量子比特与片上光子组件集成在一起。它在大约1.55开尔文（−271.6°C）的相对较高温度下运行。该原型将可通过富士通的混合量子计算平台（Hybrid Quantum Computing Platform）进行访问。通过将自旋量子比特、集成光子学、芯片制造、硬件控制和平台访问整合在一起，它为更先进的系统奠定了基础。

用光连接量子模块

扩展量子计算机并非简单地在单个芯片上放置更多量子比特。未来的系统可能需要能够高效交换量子信息的独立量子模块。金刚石自旋量子比特为此提供了一条有趣的路径，因为与色心相关的电子自旋可以与光子相互作用。这创造了利用光链路连接不同芯片上的量子比特、甚至连接独立低温系统的可能性。

在该原型中，研究人员专注于SnV色心：金刚石中的原子尺度缺陷，其光学特性使其成为静止自旋量子比特与传播光子之间颇具前景的接口。该系统将含有单个SnV色心的纳米级金刚石块与氧化铝光波导相结合。该波导引导SnV色心发射的光子，并构成光子集成电路的一部分。

将这些元素整合在一起，是迈向可实现多个量子模块互联架构的重要工程步骤。

从一个模块到多个模块

当前原型尚未展示多个量子计算模块之间的光连接。然而，它验证了朝着这一系统迈进所需的核心技术。

合作方计划继续开发这一架构，目标是在2027年构建一个由多个量子模块组成的系统。证明此类系统可扩展到实用数量的高质量量子比特，仍然是一项重大的科学和工程挑战。该原型代表了朝着这一方向迈出的重要的第一步。