牛牪犇！我国科学家研制成功新型可编程光量子计算芯片

来源：北京量子院

近日，国际权威期刊Science Advances(《科学进展》)发表了我国科学家研制成功新型可编程光量子计算芯片的重要成果。论文第一作者及通讯作者、军事科学院国防科技创新研究院研究员、北京量子信息科学研究院兼聘研究员强晓刚表示，这一芯片首次实现了对量子漫步演化时间、哈密顿量、粒子全同性、粒子交换特性等要素的完全编程调控，从而支持实现多种基于量子漫步模型的量子算法应用。

量子比特数目少、有效量子操作深度浅，是现阶段量子技术水平存在的制约性问题。在这种受限条件下，如何最大化利用量子资源、设计可编程运行有实用前景量子算法的量子装置，是量子计算领域的重要挑战。

芯片原理、结构及实验装置示意图。论文作者供图。

强晓刚表示，这种新型可编程光量子计算芯片，可实现多种图论问题的量子算法求解，有望应用在数据搜索、模式识别等领域。据介绍，量子漫步是一类重要的量子计算模型，是许多量子算法的重要内核。该新型可编程光量子计算芯片研制过程中，科研人员提出可动态编程实现多粒子量子漫步的光量子芯片结构，实现不同参数的量子漫步过程，从而支持运行一系列基于量子漫步模型的量子算法。

基于所提结构，科研人员采用硅基集成光学技术，设计实现了可编程光量子计算芯片。芯片上集成了纠缠光子源、可配置光学网络等，通过电学调控片上元件实现对光量子态的操控，从而实现量子信息的编码和量子算法的映射，具有高集成度、高稳定性、高精确度等优势。通过对所研制光量子计算芯片的编程运行，演示了顶点搜索、图同构等图论问题的量子算法求解。

未来，随着芯片规模和光子数目的增加，芯片可支持实现的图问题规模快速增长。该成果展示了硅基光量子芯片技术实现特定量子计算应用的巨大潜力。同时，这打破了光量子计算机难以编程的质疑，也为“九章”实现的量子优越性赋予了实际意义。

该研究成果由国防科技大学、军事科学院、中山大学、北京量子信息科学研究院等国内外单位科研人员共同完成，并得到量子院科研合作项目的部分资助。

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