中國科學家研制成功新型可編程光量子計算芯片

研制具有實用價值的量子計算機，是量子計算領域最重要的發(fā)展目標。國防科技大學計算機學院QUANTA團隊聯(lián)合軍事科學院、中山大學等國內(nèi)外單位，研發(fā)成功新型可編程硅基光量子計算芯片，可實現(xiàn)多種圖論問題的量子算法求解，有望未來在大數(shù)據(jù)處理等領域獲得應用。北京時間2月27日，國際權威期刊《科學進展》發(fā)表了這一重要成果。

量子比特數(shù)目少、有效量子操作深度淺，是現(xiàn)階段量子技術水平存在的制約性問題。在這種受限條件下，如何最大化利用量子資源、設計可編程運行有實用前景量子算法的量子裝置，是量子計算領域的重要挑戰(zhàn)。

據(jù)介紹，量子漫步是一種量子物理世界的獨特數(shù)學模型，也是一類重要的量子計算模型，是許多量子算法的重要內(nèi)核。該新型可編程光量子計算芯片研制過程中，科研人員提出可動態(tài)編程實現(xiàn)多粒子量子漫步的光量子芯片結構，能夠對量子漫步演化時間、哈密頓量、粒子全同性、粒子交換特性等要素進行完全調(diào)控，實現(xiàn)不同參數(shù)的量子漫步過程，從而支持運行一系列基于量子漫步模型的量子算法。基于所提結構，科研人員采用硅基集成光學技術，設計實現(xiàn)了可編程光量子計算芯片。芯片上集成了糾纏光子源、可配置光學網(wǎng)絡等，通過電學調(diào)控片上元件實現(xiàn)對光量子態(tài)的操控，從而實現(xiàn)量子信息的編碼和量子算法的映射，具有高集成度、高穩(wěn)定性、高精確度等優(yōu)勢。通過對所研制光量子計算芯片的編程運行，演示了頂點搜索、圖同構等圖論問題量子算法的求解。未來，隨著芯片規(guī)模和光子數(shù)目的增加，芯片可支持實現(xiàn)的圖問題規(guī)模將快速增長。(劉于藍 記者張強)