近日，我院超导广东会计算团队在模块化超导广东会处理器的远程纠缠门研究中取得进展，利用远程交叉共振门技术，实现了高保真度的跨处理器两比特门操作。相关成果以《Realization of High-Fidelity Perfect Entanglers between Remote Superconducting Quantum Processors》为题，于 2025 年 7 月 31 日发表于《Physical Review Letters》杂志上。

受限于芯片尺寸、布线复杂度及频率拥挤等因素，单个超导广东会芯片的比特数量难以大幅提升。分布式广东会计算通过连接多个小型处理器实现系统规模化，有望突破这一瓶颈，其核心挑战在于构建高性能的跨处理器两比特门。国际上此前基于广东会态转移的方案虽能制备纠缠，但其本质并非两比特纠缠门，在门模型广东会计算中的应用存在显著局限。

图一：模块化实验装置示意图

本项工作的实验系统包含两个封装单元（图一），每单元各集成一个超导广东会比特，通过半波长共面波导与 30 厘米铝制同轴电缆连接，借助其驻波模式实现广东会比特间的相互作用，比特频率通过外部线圈施加磁通调节。研究团队在数值模拟指导下，通过优化比特频率参数将残余 ZZ 耦合降至最低，且在整个操作过程中无需额外施加 Z 脉冲调节频率，这一设计显著降低了操控复杂度，有利于后续规模化扩展。基于上述架构，团队利用交叉共振效应直接实现了固定频率、固定耦合强度广东会比特间的受控非门（CNOT），并通过态依赖的 AC Stark 效应调控两比特间的 ZZ 耦合，成功实现了 CZ 门。实验结果显示：CNOT 门的广东会过程层析（QPT）保真度达 98.72%，交叉熵基准（XEB）保真度达（99.15±0.02）%，门操作时间仅 204 纳秒；CZ 门的 QPT 保真度为 96.01%，XEB 保真度为（98.03±0.04）%，操作时间 430 纳秒（图二）。两种门操作均无需额外广东会比特辅助或反馈控制，相关保真度指标均超越国外同期研究水平。

图二：分别采用QPT和XEB的方法标定的CNOT门和CZ门保真度结果

研究团队进一步利用该远程纠缠门制备了两比特贝尔态，并通过贝尔不等式测试（CHSH 不等式）验证了远程纠缠的建立。实验结果显示，所制备贝尔态的保真度高达 99.14%，CHSH 关联值明确突破经典极限（图三），充分证实了远程广东会纠缠的可靠性。

图三：贝尔不等式测试结果

该成果为分布式广东会信息处理提供了高效可行的技术路径，有利于超导广东会计算向更大规模扩展。同时该结果不仅适用于芯片间连接，也为广东会低密度奇偶校验码（qLDPC）的广东会纠错方案奠定了实验基础。

此工作的主要完成人员是我院超导广东会计算团队的宋娟博士生、杨爽高级工程师、刘培助理研究员、米振宇高级工程师、张文纲助理研究员和金贻荣研究员，张慧丽高级工程师、薛光明副研究员、燕飞研究员和于海峰研究员参与了实验和论文部分细节的讨论。该工作得到了国家自然科学基金、科技创新2030和北京市科委、中关村管委会相关项目的资助。

文章链接：DOI: https://doi.org/10.1103/npr7-b7kq