据科技日报2025年2月6日最新报道，加拿大Xanadu量子技术公司已成功研发出全球首台可扩展光量子计算机原型，并在最新一期的《自然》杂志上发表了详细文章，深入阐述了其设计与构建流程，同时展示了该原型机如何灵活扩展至所需规模。这一里程碑式的突破无疑为未来大规模量子计算的发展奠定了坚实的基础。

在研发过程中，Xanadu的研究团队采用了先进的模块化设计理念。他们首先构建了一个包含少量量子位的基本单元，适用于基础应用场景。随着需求的增长，可以通过添加更多相同类型的单元来轻松扩展计算能力。这些单元通过网络协同工作，共同构成一台功能强大的大型计算机。每个新增的单元或量子服务器机架都会显著提升整体的处理能力。

系统和主要模块示意图。（图片来源：英国《自然》杂志）

研究人员进一步指出，数千个这样的单元可以通过光纤电缆连接，从而打造出拥有巨大处理能力的巨型量子计算机。由于整个系统基于光子技术，因此无需将光子组件与传统电子组件结合使用，这使得系统更加高效、简洁。

为了验证这一设计理念，Xanadu的研究团队构建了一个由四个服务器机架组成的原型系统，该系统采用了84个压缩器，形成了一个拥有12个物理量子位的计算机。其中，第一个机架配置了输入激光器，而其他三个机架则包含了五个关键子系统：量子位生成源、量子位存储缓冲区、优化系统（用于提高质量和产生纠缠态）、辅助纠缠和聚类的路由系统，以及执行最终计算任务的量子处理单元。尤为值得一提的是，由于系统完全基于光子技术，因此它能够在室温下稳定运行，无需额外的冷却设备。

在性能测试中，研究人员通过创建一种独特的纠缠态来评估系统的性能。实验结果显示，该系统不仅能够执行复杂的大型计算任务，而且具备极高的容错性。这一成果不仅彰显了量子计算的巨大潜力，还为未来的技术发展指明了新的方向和可能性。

Xanadu公司表示，量子计算机一直面临着提高性能和可扩展性两大挑战，而现在他们已经成功解决了后者。其研发的Aurora光量子计算机采用模块化设计，配备了35颗光子芯片，连接光纤长度达13公里。这些芯片分为四个相似的单元，分布在四台机架服务器上，可实现光互联与联网。通过光纤互连联网，多达84个压缩器和36个光子数分辨探测器能在每个时钟周期提供12个物理光子量子比特模式。

Xanadu公司还透露了未来的发展规划，他们计划在2029年建立第一个量子数据中心，该中心将包含数千台服务器和100万个量子比特。这将为量子计算的进一步发展提供强有力的支持。

此外，全球范围内还有多家公司和研究机构正在致力于光量子计算机的研发。例如，美国的PsiQuantum和法国的Quandela等都在这一领域取得了显著的进展。

回顾中国在这一领域的成就，2023年10月11日，国际知名物理学术期刊《物理评论快报》刊登了中国研究团队在光量子计算领域的最新研究成果。来自中国科学技术大学中国科学院量子信息与量子科技创新研究院的潘建伟、陆朝阳、刘乃乐等人组成的光量子计算研究团队，与中国科学院上海微系统所、国家并行计算机工程技术研究中心共同合作，成功构建了拥有255个光子的光量子计算原型机“九章三号”，再次刷新了光量子计算机中可控光子数目的世界纪录。

“九章三号”的《物理评论快报》期刊封面（图片来源：《物理评论快报》网站）

“九章三号”是在之前“九章”系列光量子计算原型机的基础上进一步发展而来的最新型号，代表了当前光量子计算领域的最高技术水平。研究结果表明，相较于之前仅有113个光子操纵能力的“九章二号”量子计算原型机，“九章三号”在处理“高斯玻色采样”这一特定的复杂问题上，运算速度提升了大约一百万倍。因此，“九章三号”不仅提高了光量子计算机求解复杂问题的能力，还创造了量子计算优越性的最新世界纪录，为最终研制真正实用化的通用量子计算机提供了坚实的技术支撑。

随着量子计算技术的不断发展，我们有理由相信，在未来的某一天，量子计算机将彻底改变我们的生活方式和工作方式。