量子科技中心_量科网

随着量子计算硬件的发展，单芯片架构——尤其是其有限量子比特数的局限性——已引发学界对模块化量子计算系统及量子数据中心（QDC）日益浓厚的兴趣。这类架构通过互连多个量子处理单元（QPU）突破物理限制，从而支持复杂量子算法的运行。然而，分布式量子计算（DQC）的实现面临重大技术挑战，特别是远程量子门操作的执行。目前尚缺乏有效的仿真工具来评估各类DQC系统的理论方案。该研究团队提出一种利用单个量子处理器仿真DQC系统的框架：将现有QPU的物理量子比特耦合图分割为多个逻辑QPU，并引入基于量子碰撞动力学、经实验验证的噪声模型来量化光纤互连QPU所产生的通信噪声。该框架在IBM量子硬件上得到验证，成功演示了噪声环境下远程量子门的执行。此外，研究团队实现了分布式版本的格罗弗搜索算法和量子傅里叶变换（QFT），表明复杂量子电路在互连QPU间能以合理保真度在该框架下运行。格罗弗算法的仿真结果与两个离子阱QPU通过光纤互连的真实实验数据吻合，证明了该框架的可行性与准确性。该工作不仅为研究QDC行为提供了兼顾通信噪声的通用仿真工具，更为验证分布式量子协议开辟了无需专用互连硬件的实用路径。