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跨越7公里！

我国科学家研究分布式光量子计算获重要进展

能不能用量子通信网连接多台量子计算机，让它们远程凝聚出“超级量子算力”？

据新华社报道，中国科学技术大学郭光灿院士团队的李传锋、周宗权、柳必恒等人，近期基于多模式固态量子存储和量子门隐形传送协议，在合肥市区实现跨越7公里的非局域量子门，并演示了分布式的多伊奇-乔萨算法及量子相位估计算法。国际权威学术期刊《自然·通讯》日前发表了相关研究成果。

量子计算是当前国际科研的重要领域，多个国家都在研制性能更为强大的量子计算机。一个思路是在一台量子计算机上实现越来越多的量子比特，但随着量子比特的增加，会出现信号串扰以及布线、制冷等方面的技术限制。因此，研制多台量子计算机，让它们远程互联合力实现分布式量子计算，近年来成为量子计算研究的新思路。

但是，分布式量子计算存在一系列技术难点，之前的非局域量子门运算只能在数十米距离中实现，无法满足在大尺度量子网络中整合算力资源的需求。

近期，郭光灿院士团队基于量子门隐形传送协议，建立两个量子节点之间的非局域量子门，这两个量子节点分别位于中国科学技术大学东校区和合肥市大蜀山东侧，之间的直线距离为7公里。

在合肥市区跨越7公里的非局域量子门示意图。

研究团队首先在两节点间使用通信波段光子和专线光缆，进行量子纠缠态的远程分发。随后，两个节点分别执行本地的两比特量子门操作。一个重要的技术突破是，他们采用掺铕硅酸钇晶体材料，实现了纠缠态的长时间存储，从而支持了两个远距离节点间的量子通信与同步，进一步的本地单比特操作即可把本地的两比特量子门隐形传送为远距离的两比特量子门。

实验结果表明，两个节点的光子之间完成了两比特非局域量子门操作，其中受控非门的保真度达88.7%。固态量子存储器的纠缠存储时间相比前人工作提升近2倍，并且纠缠存储的时间模式数达1097个，使得非局域量子门的生成速率获得了线性的提升。基于非局域量子门，研究团队进一步在这两个远程节点间演示了两比特的多伊奇-乔萨算法以及量子相位估计算法，成功实现了量子算法的远程分布式执行。

研究人员介绍，该研究首次在城市距离上实现分布式光量子计算演示，展示了基于量子存储和通信光缆构建分布式量子计算网络的可行性，为实现规模化量子计算提供了新思路。

《自然·通讯》杂志审稿人对此给予高度评价，认为“该研究在实现量子网络方面取得了重要进展，它开辟了一个新的实验方向去实现分布式量子信息处理”。

复旦团队脑脊接口研究获进展，有望助瘫痪患者重新行走

据中国青年报客户端10月7日报道，在脑部和脊髓植入电极芯片，搭建一条“神经旁路”，瘫痪患者有可能重新自主控制肌肉，恢复下肢站立及行走功能。

日前，复旦大学类脑智能科学与技术研究院青年教师加福民团队研发了新一代用于脊髓损伤患者的植入式脑脊接口设备。相关项目“植入式脑脊接口关键技术与系统研制”，在约1400个参赛项目中脱颖而出，获2024年全国颠覆性技术创新大赛优胜奖，预计年底开展首例临床试验。

加福民团队的相关研究示意图。

加福民团队的相关研究示意图。

作为连接大脑与外周神经系统的“信息高速通道”，脊髓若受到损伤，大脑发出的指令就无法传递给肌肉，患者失去自主行动能力。如何使脊髓损伤致瘫患者恢复运动能力，长期以来是医学界重大难题。

加福民（右二）与部分团队成员合影。

加福民团队开展新一代脑脊接口技术研发，该技术具有“高精准、高通量、高集成、低延时”的特点。

现有脑脊接口解决方案采用多设备植入模式，需要分别在大脑左右侧运动皮层植入两台脑电采集设备、在脊髓植入一台脊髓刺激设备。加福民团队提出“三合一”的系统设计方案，将三台设备集成为一台颅骨植入式微型设备，减小患者术后创口的同时，也能实现采集与刺激一体化，对患者自主运动进行闭环调控。这个方案可将解码过程由体外转入体内，提高脑电信号采集稳定性和效率，最终实现百毫秒级别的解码速度和刺激指令输出——正常人的反应时间为二百毫秒左右，这意味着未来，脊髓损伤患者的行走步态将更加自然。