英国谢菲尔德初创公司 Aegiq Ltd 联合谢菲尔德大学研究人员，提出了一种名为 QGATE 的新型光子量子计算架构。该成果于 2026 年 10 月 8 日发表在顶级期刊《Quantum Science and Technology》上，旨在攻克光子量子计算在容错竞赛中面临的两大工程壁垒。

核心突破：损耗阈值与编译效率双提升

论文数据显示，QGATE 的光子损耗容限阈值极具竞争力。根据逻辑量子比特构建方式不同，其阈值分别为10.36 ± 0.02%和25.98 ± 0.28%。其中，较高的层间纠缠阈值大幅超越了此前其他光子架构发布的基准数据（如 Quandela 在 2024 年报告的 6.4%），可与超导和捕获离子系统相媲美。

此外，QGATE 将算法编译时间从随电路复杂度呈指数级增长，优化为线性增长。若这一改进在硬件规模中得到验证，将显著降低部署量子算法时的经典处理开销。

技术原理：融合电路模型与测量驱动

光子量子计算长期受限于光子间相互作用微弱，导致双量子比特门操作难以确定性实现。传统方案要么依赖概率性操作并辅以大量冗余，要么需预先构建庞大的纠缠簇态，带来指数级资源开销。

QGATE 的核心创新在于融合了电路模型和基于测量的量子计算（MBQC）的优势。它不预先构建完整簇态，而是动态按需生成纠缠，仅在特定门操作需要时通过测量驱动计算。该架构通过三个原语实现：

Clifford 运算：构成复杂算法基础的高效模拟门。

QGATE 辅助量子比特：通过与逻辑数据量子比特纠缠并测量，施加多量子比特操作，误差可追踪。

任意角度单量子比特测量：作为控制机制，决定应用的逻辑门类型，提供极高灵活性。

硬件赌注：确定性发射器 vs 概率性冗余

QGATE 的性能建立在关键硬件假设之上：光源必须能确定性地发射不可区分光子。这与 PsiQuantum 等竞争对手形成鲜明对比。PsiQuantum 采用基于融合的量子计算（FBQC），接受概率性纠缠并通过冗余补偿，其芯片由 GlobalFoundries 制造，并在 2026 年 5 月完成 15 亿美元融资，估值达 105 亿美元。

Aegiq 则依托其 iSPS（不可区分单光子源）平台，利用半导体波导中的自组装砷化铟量子点产生光子流。这是首个专门围绕确定性发射器设计的重大光子架构。然而，该技术的商业可行性取决于能否以容错机器所需的规模、均匀性和集成密度进行量产。目前，Aegiq 已与国家外延设施（NEF）扩大合作，以加速化合物半导体生产。

商业进展与工业应用

Aegiq 成立于 2019 年，已从谢菲尔德大学分拆并获得约 1240 万美元融资。其 Artemis 光子量子计算机作为价值 3000 万英镑测试床竞赛的一部分，已部署在英国国家量子计算中心（NQCC），这是该公司首次外部部署。

在应用层面，Aegiq 正推进两个主要领域：

量子化学：直接模拟分子哈密顿量，服务于药物发现和材料设计。

计算流体动力学（CFD）：通过与 BAE Systems、NQCC 和 NVIDIA 组成的联盟，开发量子就绪 CFD 算法。项目利用 NVIDIA cuTensorNet 库，在经典 GPU 上实现了 10 倍无损数据压缩率，并计划未来迁移至 QGATE 硬件。另一项与 MBDA 的合作则聚焦航空航天结构仿真。

行业定位与挑战

在光子量子计算赛道，QGATE 将 Aegiq 定位为离散变量、确定性发射器阵营的代表，与 ORCA Computing、Quandela、Xanadu 以及超导领域的 IBM、Google 等形成差异化竞争。

尽管 QGATE 在理论上解决了概率性纠缠带来的开销问题，但其实际效能仍面临三大工程挑战：高保真度任意角度单量子比特测量的实现、确定性光子源的规模化生产，以及完整堆栈的系统集成。论文作者承认这些均为开放挑战，但指出该架构为容错量子计算提供了一条无需海量冗余的新路径。

【星途科讯 图文丨欧阳布布 首发于 ZAKER 科技，转载请注明出处】