光量子計算晶片是上海交通大學物理與天文學院金賢敏團隊通過“飛秒雷射直寫”技術製備出節點數達49×49的晶片，是世界最大規模的三維集成光量子晶片，也是國內首個光量子計算晶片。
2018年5月，美國《科學》雜誌子刊《科學—進展》發表了金賢敏團隊光量子計算晶片的最新研究成果。
基本介紹
- 中文名：光量子計算晶片
- 研發：上海交通大學金賢敏團隊
- 規模：49×49片
- 時間：2018年5月
研究背景,技術創新,產品套用,
研究背景
近年來，關於通用量子計算機的新聞屢屢見於報端，IBM（國際商用機器）、谷歌和英特爾等公司競相宣告實現了更高的量子比特數紀錄，但幾十個甚至更多的量子比特數，若無法全互連、精度不夠且難以糾錯，通用量子計算依然難以實現。與之相比，模擬量子計算可以直接構建量子系統，無需依賴複雜量子糾錯。作為模擬量子計算的一個強大算法核心，二維空間中的量子行走，能夠將特定計算任務對應到量子演化空間中的相互耦合係數矩陣中。當量子演化體系能夠製備得足夠大並且能靈活設計結構時，可以用來實現許多算法和計算任務，展現出遠優於傳統計算機的表現。
技術創新
上海交大金賢敏團隊通過飛秒雷射直寫技術製備了節點數多達49×49的三維光量子計算晶片。這種世界最大規模的光量子計算晶片，使得真正空間二維自由演化的量子行走得以在實驗中首次實現，並將促進未來更多以量子行走為核心的量子算法的實現。
《基於光子晶片的二維量子行走實驗研究》的論文顯示，研究人員通過發展高亮度單光子源和高時空分辨的單光子成像技術，直接觀察了光量子的二維行走模式輸出結果。實驗驗證量子行走不論在一維還是二維演化空間中，都具有區別於經典隨機行走的彈道式傳輸特性。這種加速傳輸正是支持量子行走能夠在許多算法中超越傳統計算機的基礎。曾有理論指出瞬態網路特性只在大於一維的量子行走中才能實現，而以往準二維量子行走實驗由於受限的量子演化空間，無法觀測網路傳播特徵。該研究首次在實驗中成功觀測到了瞬態網路特性，進一步驗證了所實現的量子行走的二維特徵。
產品套用
研究人員利用這個晶片演示了模擬量子計算的一種算法核心“量子隨機行走”。金賢敏說，當這種量子演化體系製備得足夠大且可靈活設計其結構時，可以實現多種算法和計算任務，表現遠優於傳統計算機。
模擬量子計算不同於通用量子計算，可直接構建量子系統，無需像通用量子計算那樣依賴複雜的量子糾錯，一旦能夠製備和控制的量子物理系統達到新尺度，將可直接用於探索新物理和在特定問題上推進遠超傳統計算機的絕對計算能力。
