研製具有實用價值的量子電腦,是量子計算領域最重要的發展目標。國防科技大學電腦學院QUANTA團隊聯合軍事科學院、中山大學等國內外單位,研發成功新型可編程硅基光量子計算晶片,可實現多種圖論問題的量子演算法求解,有望未來在大數據處理等領域獲得應用。北京時間2月27日,國際權威期刊《科學進展》發表了這一重要成果。

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準存在的制約性問題。在這種受限條件下,如何最大化利用量子資源、設計可編程運作有實用前景量子演算法的量子裝置,是量子計算領域的重要挑戰。

據介紹,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,是許多量子演算法的重要內核。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,從而支援運作一系列基於量子漫步模型的量子演算法。基於所提結構,科研人員採用硅基整合光學技術,設計實現了可編程光量子計算晶片。晶片上整合了糾纏光子源、可配置光學網路等,通過電學調控片上元件實現對光量子態的操控,從而實現量子資訊的編碼和量子演算法的映射,具有高整合度、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作,演示了頂點搜索、圖同構等圖論問題量子演算法的求解。未來,隨著晶片規模和光子數目的增加,晶片可支援實現的圖問題規模將快速增長。


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