量子计算机虽功能强大、速度极快，但远距离相互连接一直是个难题。此前，两台量子计算机通过光纤电缆连接的最大距离仅几公里，像芝加哥大学南校区与市中心威利斯大厦间的距离，就远超这一范围，无法实现通信。不过，这一状况有望改变。

今天发表在《自然通讯》上的研究显示，芝加哥大学普利兹克分子工程学院助理教授田忠团队，理论上可将量子计算机连接的最大距离扩展到2000公里。凭借此方法，芝加哥大学量子计算机可与犹他州盐湖城外的量子计算机连接通信。该团队负责人钟教授因这项工作获斯特奇奖，他表示：“构建全球规模的量子互联网的技术首次触手可及。”

构建量子网络，需通过光纤电缆将原子纠缠，原子保持量子相干性时间越长，连接距离越远。钟及其团队将单个铒原子的量子相干时间从0.1毫秒提高到10毫秒以上，一次实验中甚至实现24毫秒，理论上可让量子计算机在4000公里间连接。他们创新之处在于，用分子束外延(MBE)技术替代传统提拉法制造稀土掺杂晶体。钟教授介绍，传统方法类似用熔炉，而MBE更像3D打印，能一个原子一个原子地组装装置，材料质量高，原子量子相干特性出色。此前MBE技术未用于制备这种稀土掺杂材料，钟团队与材料合成专家合作改进了该技术。光子科学研究所教授休斯·德·里德马滕博士评价此方法极具创新性，为生产可联网量子比特提供可扩展途径。

接下来，钟教授和他的团队将测试增加的相干时间能否使量子计算机远距离相互连接，先在实验室用1000公里长卷绕电缆连接两个量子比特，后续还会建造第三台冰箱，形成本地网络进行模拟实验，朝着构建真正的量子互联网目标迈进。

更多信息： Shobhit Gupta 等人，《具有长寿命相干性的双外延电信自旋-光子界面》，《自然通讯》 (2025)。期刊信息： 《自然通讯》