量子電腦也能「和樂高一樣」拆解重組？

想必大家小時候都有玩過樂高吧？五顏六色的積木，可以自由拆開，再拼湊成各種新奇的造型，如飛機、城堡，甚至是整個城市。最厲害的是，每一塊積木都是獨立的，卻能靈活組合成一個完整的世界。如今，這樣的概念正被慢慢實踐在量子電腦上。

這項研究來自伊利諾大學香檳分校 Grainger 工學院，由物理系助理教授 Wolfgang Pfaff 團隊領導，並刊登在《Nature Electronics》。研究人員提出，將量子處理器做成獨立的模組，透過超導電纜彼此連接，讓量子電腦不再是一個「一次成形、不可拆解」的龐然大物，而能像樂高一樣靈活組裝。

過去的量子電腦設計，通常是把所有 qubit（量子位元）「焊死」在同一個大晶片上。缺點是：一來，數量做到一定程度後就很難再擴增；二來，只要其中一小部分出問題，修復就極為困難，幾乎等於整台報廢。

相比之下，這次提出的模組化架構，就像把 qubit 做成獨立樂高，再用超導電纜拼接起來。它的特點是可以自由拆解與重組，也能單獨測試或更換模組，不需要整個系統重做。實驗顯示，即使用電纜連接，運算精確度（fidelity）仍可達到接近 99%。

目前，團隊已經成功連接兩個模組，接下來的挑戰是嘗試將超過兩個模組連接在一起，同時維持高精確度與錯誤檢查機制。研究人員希望，這樣的「樂高式」設計，能成為推動大規模量子電腦落地的重要一步。

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（首圖來源：AI 生成）

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