新型可编程光量子计算芯片成功研制

　　量子计算机，指的是一类遵循量子力学规律进行高速数学和逻辑运算、存储及处理量子信息的物理装置，其特点包括有运行速度快、处理信息能力较强、应用范围较广等。因其具有模拟任意自然系统的能力，能快速完成经典计算机无法完成的计算，这种优势也使得量子计算机在天气预报、药物研制、交通调度、保密通信以及加密、破译等领域有着巨大的应用。

　　因为计算能力的革命性突破，量子计算机将成为未来科技的引擎，但受量子纠缠、量子并行计算、量子不可克隆、量子比特数目少、有效量子操作深度浅等难题限制，研发推出具有实用价值的量子计算机还有很长一条路要走。

　　在各类受限条件下，全球的科学家都在研究如何大化利用量子资源、设计可编程运行有实用前景量子算法的量子装置。近日，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，研发出了一款新型可编程硅基光量子计算芯片。该成果展示了实现特定量子计算应用的巨大潜力，成果也已在国际知名期刊《科学进展》上发表。

　　本次研发出的可编程运行图论问题量子算法的光量子芯片具有以下特点：提出了可动态编程实现多粒子量子漫步的光量子芯片结构；采用硅基集成光学技术，基于所提结构，设计实现了可编程光量子计算芯片；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。

　　量子漫步是根据“随机漫步”理论，每完成一阶段的抛硬币后确定位置，且很少出现偏离原始出发点太左或太右的情况。量子漫步的实现对研发量子计算机具有开创性的重大意义，通过量子漫步的新算法就可以得到应用，简而言之，如果使用量子漫步算法，漫步者可以同时在多处搜索，“大海捞针”的速度就能得到有效提高。而本次研发出的芯片有望运用量子漫步，能对量子漫步演化时间、哈密顿量、粒子全同性等进行完全调控，这也能进一步支持运行一系列基于量子漫步模型的量子算法。

　　此外，本次研制的芯片在通过电学调控片上元件实现对光量子态的操控，以实现量子信息的编码和量子算法的映射的同时，其还具有高集成度、高稳定性、高精确度的优势。