【QC科普】實現大規模量子計算的效率保證——全連接

Q什么是全連接？全連接意味著什么呢？

想象一下，在工作中，如果你只能和工位邊上的同事單線聯系，那你倆所能處理的工作就不會太復雜。

當前，多數量子計算技術就與此類似，只有物理上彼此相鄰的量子比特才能進行交互。

如果希望量子計算機的運行和人們日常工作一樣，每個人可以直接和任一同事交流溝通，而不借助中間人，則需要量子比特具備全連接（Full Connectivity ）的特性。

全連接意味著任何量子比特都可以與任何其他量子比特直接交互，而無需借助中間量子比特。

離子阱量子計算是當前少數能夠實現量子比特全連接操控的技術路線之一，其能以更少的步驟解決問題，從而高效利用量子比特有限的相干時間。

量子計算，全連接很重要
QUANTUM COMPUTING

量子比特是量子計算的基本信息單元，只有當足夠數量的量子比特相互協作時，量子計算機才能發揮其顛覆性的并行計算能力。

而在量子計算中，我們經常需要讓不同的量子比特之間進行相互協作，以執行特定的計算任務。

全連接提供了直接的通信路徑，使得我們可以更容易地在量子比特之間傳遞信息，這對于實現一些量子算法非常關鍵。如果量子比特之間不能直接交流，那就像兩個人無法直接說話，需要其他人層層傳話，既浪費資源，效率低下，傳話中還容易發生錯誤，使得信息被曲解或者丟失。

更致命的是，在經典計算機中，不同模塊之間效率低下的通信可能只會導致計算速度下降，但對于量子計算機來說，低效的計算通信可能會直接導致計算無法完成。

這是因為，量子計算機中的量子比特非常脆弱，很容易受環境影響，”壽命“有限。每一次計算必須在有限的壽命（相干時間）內完成，否則量子比特內的信息就會丟失，計算結果發生錯誤。

所以，如果量子計算機具備全連接的特性，那么量子比特之間就能互相高效的通信并進行計算，這種量子計算機在同樣比特數下就具備了執行更復雜算法的能力，加速大規模的通用量子計算的到來。

ION I離子阱量子計算機的真空腔與阱系統

助力高效計算！離子阱量子計算的全連接特性

目前，主流的量子計算技術路線中，只有離子阱量子計算和中性原子量子計算路線能夠方便實現全連接。其中，中性原子量子計算的相互作用隨距離衰減很快，只能在小范圍實現全連接。而離子阱量子計算通過先進的光控技術，可以利用任意兩個量子比特之間的相互作用做到量子糾纏，達到全連接的控制效果。這也是離子阱量子計算的獨特優勢。

國儀量子的ION I離子阱量子計算機使用被束縛的離子作為量子比特。在ION I中，離子可以通過離子共享的振動模式來傳遞信息，哪怕彼此并不相鄰，甚至間隔較遠。ION I實現了任意兩個離子間的信息互連互通，讓量子計算更加靈活，極大的提高了計算效率，為解決一些復雜問題提供了可能性。

準備交付中的ION I離子阱量子計算機