我國量子晶片再出重要成果。
繼潘建偉團隊的「九章」率領中國率先實現量子優越性後，根據新華社報導，國防科技大學計算機學院QUANTA團隊聯合軍事科學院、中山大學等國內外單位，研發出了新型可編程矽基光量子計算晶片，可實現多種圖論問題的量子算法求解，有望未來在大數據處理等領域獲得應用。
中國科研人員主導的國際團隊26日在美國《科學進展》（Science）期刊上發表論文說，他們研發出一款新型可編程光量子計算晶片，實現多種圖論問題的量子算法求解，有望應用在數據搜索、模式識別等領域。
https://advances.sciencemag.org/content/7/9/eabb8375根據論文介紹，研究人員在292個不同圖像上，均實現了對100個量子漫步的時間步驟模擬，這為傳統上難處理的應用打開了通往大規模可編程量子步態處理器的道路。
這款新型晶片採用CMOS兼容矽光子學方式製造，具備大規模生產潛力，未來或可用於實現量子信息處理和量子模擬，為解決資料庫搜索、圖同構問題提供量子加速。量子比特數目少、有效量子操作深度淺，是現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。
該新型可編程光量子計算晶片研製過程中，科研人員提出可動態編程實現多粒子量子漫步* 的光量子晶片結構，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控，實現不同參數的量子漫步過程，從而支持運行一系列基於量子漫步模型的量子算法。
* 量子漫步是一種量子物理世界的獨特數學模型，也是一類重要的量子計算模型，是許多量子算法的重要內核。
基於所提結構，科研人員採用矽基集成光學技術，設計實現了可編程光量子計算晶片。晶片上集成了糾纏光子源、可配置光學網絡等，通過電學調控片上元件實現對光量子態的操控，從而實現量子信息的編碼和量子算法的映射，具有高集成度、高穩定性、高精確度等優勢。
通過對所研製光量子計算晶片的編程運行，演示了頂點搜索、圖同構等圖論問題量子算法的求解。未來，隨著晶片規模和光子數目的增加，晶片可支持實現的圖問題規模將快速增長，同時還能夠加速模式識別、計算機視覺、網絡分析和導航、網站流量優化等方面的應用。
論文第一作者及通訊作者、軍事科學院國防科技創新研究院研究員強曉剛表示，該晶片首次實現了對量子漫步演化時間、哈密頓量、粒子全同性及交換特性等要素的完全可編程調控，從而支持實現多種基於量子漫步模型的量子算法應用。
據論文共同通訊作者、中山大學教授蔡鑫倫介紹，光量子晶片技術採用微納加工工藝在單個晶片上集成大量光量子器件，是實現光量子計算機大規模應用的有效途徑。論文共同通訊作者、國防科技大學研究員吳俊傑表示，隨著晶片規模及光量子數目的增加，該晶片的計算能力將快速增長，但實現真正實用化的量子計算仍需克服一系列技術挑戰。
編輯 | Johnny
參考資料：
https://https://mp.weixin.qq.com/s?src=11×tamp=1614740713&ver=2923&signature=wwtbcRxsaVF6k1PTNW08lRsKNUoIiyU2YgTu4onsFgimH4eAG3dN2k9u*jZma5ITwR39jUrCzhLiFa2cj8ZzYdb9bWh7m6eUXiyOrYzg*6tqiyWkqnrkN-q6RRGMhOu7&new=1
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