
9月,本源量子联合中科大等团队在"本源悟空"超导量子计算机上成功研发面向桶式量子随机存储器(QRAM)的"相干量子路由系统",相当于为数据中心架设了"快速路",有效解决了QRAM扩展的行业难题。相关论文发表于《物理评论X》。

QRAM(量子随机存取存储器)是量子计算的关键模块。经典RAM按地址读写数据;QRAM则以量子寻址方式同时访问多个存储位置,使量子计算机能在一个查询中叠加读取大量数据——这是量子算法实现指数加速的物理基础。但QRAM面临扩展难题:随着存储位置增多,如何在不破坏量子叠加态的前提下,将量子地址信号路由到对应存储单元,同时保持相干性,是工程上的巨大挑战。
桶式QRAM(bucket-brigade QRAM)是一种 proposed 架构——像消防队员传递水桶一样,量子比特沿一系列耦合单元顺序传递,每个单元可以"记住"一个存储值。但随着单元数量增加,控制信号的串扰和退相干问题越来越严重。本源团队的相干量子路由系统解决了这个扩展瓶颈:它将量子地址信号分成多个通道,通过相干路由开关将量子信息无损地引导到目标存储单元,同时隔离其他单元避免干扰。路由过程保持量子相干性——不引入测量或坍缩。
在"本源悟空"超导量子计算机上验证了QRAM路由系统,证明该架构可以实际运行而不是纸面设计。QRAM的扩展对实用量子计算至关重要——没有大容量QRAM,量子算法只能在小规模数据上演示,无法处理真实问题。相干量子路由使QRAM从理论设计走向可扩展工程实现,为未来量子计算机连接大规模存储、执行实用量子算法(如量子机器学习、量子数据库搜索)提供了关键基础设施。














