中国科学家研制成功新型可编程光量子计算芯片

研制具有实用价值的量子计算机，是量子计算领域最重要的发展目标。国防科技大学计算机学院QUANTA团队联合军事科学院、中山大学等国内外单位，研发成功新型可编程硅基光量子计算芯片，可实现多种图论问题的量子算法求解，有望未来在大数据处理等领域获得应用。北京时间2月27日，国际权威期刊《科学进展》发表了这一重要成果。

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。

据介绍，量子漫步是一种量子物理世界的独特数学模型，也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，能够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进行完全调控，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、图同构等图论问题量子算法的求解。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将快速增长。