量子计算领域一直面临构建单片量子计算机的难题，科学家们难以组装操控数百万个量子比特的大型单一单元。然而，模块化方法为这一难题提供了解决方案。就像儿童积木能拼接成复杂结构，科学家们正探索构建更小、高质量的量子模块，并将它们串联成完整系统。伊利诺伊大学香槟分校格兰杰工程学院的研究人员，展示了超导量子处理器的模块化架构，为可扩展量子计算系统铺平了道路。

该研究成果发表在《自然电子学》杂志，扩展了之前的模块化设计。相较于单片超导量子系统，模块化方法在尺寸、保真度上更具优势，保真度接近1意味着错误率极低。模块化不仅实现了系统的可扩展性，还提高了硬件升级和对可变性的容忍度。物理学助理教授沃尔夫冈·普法夫表示：“我们创造了一种工程友好型方法，利用超导量子比特实现模块化。”

普法夫团队通过超导同轴电缆连接两个设备，实现了跨模块量子比特的连接，SWAP门保真度高达约99%，损耗小于1%。这一成果为通信协议设计提供了新见解，展示了模块化量子计算系统的巨大潜力。展望未来，格兰杰工程师将致力于可扩展性研究，尝试连接两个以上设备，同时保留错误检查能力。普法夫说：“我们的表现不错，现在需要测试它能否持续发展，是否真的有意义。”

更多信息： Michael Mollenhauer 等人，《可互换超导量子比特器件的高效基本网络》，《自然电子学》(2025)。期刊信息： 《自然电子学》