量子计较行业面对着一个底子性的扩大瓶颈，它有可能使咱们持久逗留于嘈杂中等范围量子（NISQ）器件时代。只管当前领先的量子体系已经经拥有数百个量子比特（qubit），可是咱们寻求的厘革性运用，如药物发明、质料科学及暗码阐发等，都需要具有容错能力、且包罗数百万个物理量子比特的呆板。然而残暴的实际是：没有任何一个量子处置惩罚单位（QPU）可以或许现实容纳云云多的量子比特。

如下是现今各量子平台的物理限定：

超导电路受限在稀释制冷机于20毫开尔文（mK）下的冷却能力，每一个模块的量子比特上限约为3000个（见图1）；

离子阱体系于线性链布局中面对不变性限定（100个量子比特），或者于量子电荷耦合器件（QCCD）架构中面对未经测试的扩大挑战；

中性原子阵列只管具备高达10,000个量子比特的潜力，但仍旧面对着光学孔径及激光功率的天花板；

硅自旋量子比特于理论上承诺 数百万级 量子比特，但于1 K温度下的热治理仍未获得验证。

图1：物理约束限定了各量子计较平台可行的模块范围。冷却能力、光学孔径及节制繁杂性，组成了量子收集必需降服的硬性上限。

viable module scale varies by qubit platforms.

差别量子比特平台可行的模块范围

解决方案：模块化收集架构

解决方案反应了经典计较的演进过程：模块化、收集化的架构（见图2）。正如数据中央毗连数千个处置惩罚器同样，量子计较必需采用漫衍式架构，经由过程量子收集实现多个QPU模块的协同事情。这不单单是装备互联，更需要连结量子纠缠 这类懦弱的量子联系关系恰是量子计较能力的焦点。而这恰是光子学作为自然桥梁的用武之地，它能经由过程光纤低损耗传输量子态，并能经由过程光子介导的彼此作用，于远间隔量子比特之间孕育发生纠缠。

图2：漫衍式量子计较架构，经由过程量子收集单位（QNU）于毗连多个QPU模块的同时连结纠缠，从而冲破单模块的限定实现扩大。

从愿景到危害投资：模块化线路的验证

Global Quantum Intelligence（GQI）公司早于三年前就熟悉到模块化的一定性，并于行业仍旧追赶 巨无霸 单体设计时，就最先提倡漫衍式架构。GQI于2024年5月发布的《可扩大量子硬件》陈诉中，描绘了量子收集单位（QNU）的技能要求：既要能桥接QPU模块，同时又要能维持容错运行。

随后 12 个月的成长充实验证了这一愿景。量子收集范畴吸引了年夜量资金，并涌现出如下一些要害进展：

Xanadu Aurora（2025年1月）：于4个模块化办事器机架间经由过程13 km光纤互连，实现了12量子比特的通用光子量子计较机，合成为了864亿模式的簇态；

PsiQuantum Omega（2025年2月）：发布了将35个光子芯片联网的芯片组，于长达250 m的间隔内实现了99.72%的芯片间量子互连保真度；

Nu Quantum QNU（2025年6月）：推出全世界首款机架势QNU，具备99.7%的纠缠保真度及亚微秒级的电路切换速率；

Welinq（2025年3月）：推出商用量子存储器，实现了世界纪录的90%存储-检索效率以和200 s的存储时长；

Sparrow Quantum（2025年4月）：其确定性单光子源项目得到2150万欧元（2510万美元）的A轮融资，巩固了丹麦于量子光子学范畴的带领职位地方；

Lightsynq（2024年11月）：为其基在金刚石的光学量子互连技能筹集了1800万美元，随后在2025年5月被IonQ收购；

SilQ Connect（2025 年 5 月）：于加拿年夜舍布鲁克建立，获种子轮融资开发微波-光量子互联，助气力子局域网（QLAN）；

思科量子芯片（2025 年 5 月）：室温运行下每一秒天生 2 亿对于纠缠光子。

纵然采用传统单体架构的厂商也最先拥抱模块化：

IBM 的 2025 线路图提出，于稀释制冷机间成立 l型 米级量子链路；

IonQ 经由过程收购 Oxford Ionics、Lightsynq、ID Quantique，将其从纯真的计较厂商转型为全栈量子收集公司；

由 Nu Quantum 牵头的量子数据中央同盟，结合思科、QphoX、牛津量子电路等机构，致力在为修建范围的量子收集制订尺度化接口。

图3：模块化量子计较价值链中的对于比计谋，显示了光子技能怎样实现差别的可扩大性路径。

光子价值链：谁将主宰量子高速公路？

构建量子收集的竞赛，已经经于光子学价值链上催生出了大相径庭的计谋（见图3）。每一种方案都押注在光怎样赋能百万量子比特呆板：

同质集成：Photonic公司致力在开发硅基 T 中央（碳基色心），于统一质料平台内原生地联合自旋量子比特及光学接口。其集成波导腔有望实现高效的量子比特-光子接口，无需异质组装；

异质赋能：Nu Quantum 开发与多种量子比特平台（离子阱、中性原子、色心）兼容的高机能光子腔。其QNU的模块化架构答应改换光学模块以撑持差别的量子比特类型，使其成为主要的中间件供给商；

全光子计较：PsiQuantum及Xanadu不需要量子比特-光子接口；光子自己既是量子比特又是互连载体。PsiQuantum的Active Volume架谈判Xanadu的压缩光方案，使用光学开关及延迟线，将联网的光子芯片构建成数据中央范围的量子计较机。

要害的支撑技能笼罩了整个光子范畴：

单光子源（Sparrow Quantum、Qunnect）：确定性天生高保真纠缠 Sparrow 的片上光源设定了行业基准；

量子存储器（Welinq、MemQ）：存储并同步纠缠 Welinq 的室温事情模式消弭了低温需求；

转换器（QphoX、SilQ Connect）：于微波及光学范畴之间举行转换；

单光子探测器（ID Quantique、Single Quantum、Quantum Opus）：撑持高效贝尔态丈量。

生态体系远不止这些专业组件，Aegiq、ORCA Computing、Quandela、QuiX Quantum、Quantum Source 等浩繁光子学介入者，都于鞭策该范畴的成长，为光子量子计较与收集提供怪异方案。

量子收集的时代机缘

结论清楚可见：量子收集其实不是将来的考量，而是当下决议量子计较带领者的疆场。对于光子学范畴而言，这代表着一个时代性的机缘，即提供 将量子计较从试验室里的新颖事物，改变为一项转变世界的技能的 要害基础举措措施。通往百万量子比特的门路可以铺设于光纤之中，而那些把握量子收集技能的人，将界说计较的下一个时代。

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