四川
探索宇宙奥秘 · 理性思考
量子计算的"拼图游戏"困扰物理学家多年。他们想用量子纠缠的"碎片"搭建超级计算机，但光学损耗总让拼图缺片少角。
现在，美国伊利诺伊大学团队换了个思路：先确认碎片到手，再拼到图上。这种"发射-再添加"协议，让低效硬件也能构建复杂的光子图态。
光子图态是量子信息处理的"瑞士军刀"。这种由多个光子纠缠形成的网络结构，是测量型量子计算和量子通信的核心资源。
但建造它如同在漏水的桶里攒水。
光学系统固有的损耗让大多数光子源效率低下。构建大型纠缠态时，光子缺失如同拼图缺片，整个量子态瞬间崩塌。
更麻烦的是，寻找缺失位置需要探测光子，而探测本身就是破坏性的。一旦测量，量子态就塌缩，无法回补。
这个问题长期制约着光量子计算的发展。理论物理学家设计了精美的图态算法，但实验物理学家苦于无法可靠地生成足够大的纠缠态。
损耗像一道无形的墙，隔开了理想与现实。
伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校团队提出了"发射-再添加"（emit-then-add）方案。他们转变思路：不再追求理想化的完美制备，而是立足现有硬件能力。
关键创新是"虚图态"概念。系统先激发量子发射器产生光子。只有当光子被成功探测后，才将其信息转移到辅助存储自旋上。
这相当于先验货确认无损，再正式入库。
如此一来，瓶颈从光子损耗转移到自旋量子比特的相干时间。而后者在现有技术中可以达到很长。
研究人员强调，这适用于囚禁离子、中性原子等传统上光子收集效率较低的平台。
虚拟图态是一个精妙的中介机制。发射器产生的光子不必同时存在于自然界。通过辅助存储自旋，不同时刻的光子建立起量子关联。
它首次证明了在实用化硬件上构建有用光子图态的可能性。
团队成员马克斯·戈尔德形容这一过程"几乎反直觉"。这些光子从未在自然界中同时存在，却通过存储自旋形成了跨时空的量子关联。
这种"非同时性纠缠"拓展了量子态的构建范式。
将视线拉回国内，中国在该领域布局深远。潘建伟团队构建的"九章"系列光量子计算机，已实现高斯玻色采样等特定任务的量子优越性。
2023年，中国科学家实现了255个光子的量子计算原型机，刷新了光量子比特纠缠数量的世界纪录。
在实用化方面，中国科学技术大学团队开发了高性能的量子点单光子源，为类似协议提供了硬件基础。
不同于美国团队侧重理论协议创新，中国更擅长将光量子技术推向工程化、实用化。两者形成互补，共同推动光量子计算从实验室走向现实。
这种"你追我赶"的态势，正加速量子时代的到来。
这项研究的价值在于务实。它没有等待完美的硬件，而是让现有设备发挥最大效用。这种"因地制宜"的思路，或许比技术本身更值得借鉴。
量子计算的真正突破，往往诞生于理论与现实的妥协点。
Maxwell Gold et al, Heralded photonic graph states with inefficient quantum emitters, npj Quantum Information (2026). DOI: 10.1038/s41534-026-01181-7.
On arXiv: DOI: 10.48550/arxiv.2405.13263
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