我國科學家研製出新型可擴展光子電腦 - 科研成果

我國科學家研製出新型可擴展光子電腦

來源：科技日報時間：2020-02-04 10:09:56 編輯：陳姝悅

　　2月2日，記者從上海交通大學整合量子資訊技術研究中心獲悉，該中心金賢敏團隊研製出一種結合整合晶片、光子概念和非馮諾依曼計算架構的光子電腦，新電腦不僅在解決某些難題方面擁有超越經典電子電腦的潛力，且物理尺度可擴展。該研究提供了超越經典電腦計算能力新思路，預示光子電腦未來可期。研究發表于最新一期美國《科學進展》雜誌。

　　不斷提升的整合度賦予電子電腦越來越強大的計算能力，不斷有研究指出，由於高度整合化導致晶片“散熱問題”和“量子隧穿效應”，摩爾定律在不遠的將來不再適用。

　　金賢敏對記者解釋説：“尋求潛在新型計算方式是進一步推進人類計算能力的重要手段，量子計算、DNA計算、光計算等不斷被提出。2019年底, 谷歌演示了53量子比特的量子電腦，宣示‘量子霸權’，率先揭示了非馮諾依曼計算架構的優勢。”

　　在最新研究中，金賢敏團隊另辟蹊徑，不依賴脆弱的量子特性，而是更多借助光子本身的優勢，展示出光子電腦在特定計算問題上超越經典電腦的潛力。

　　研究團隊在光子電腦上求解的問題名為“子集和問題”（SSP），從計算複雜度而言，屬於NP問題（經典電腦無法高效求解的一大類問題）中最難解的一種，求解SSP可作為衡量新型計算架構計算能力的重要標準。

　　在最新研究中，研究人員成功將SSP映射到由三種基本結構組成的三維整合光波導網路中，並借助飛秒鐳射直寫技術刻寫在光子晶片內部。當光子被注入光波導網路時，計算過程由此被激活。光子作為計算載體，在光波導網路中演化，並行搜索所有可能的演化路徑來尋找解。

　　研究發現，得益於光子電腦的並行運算方式、整合光波導網路的緊湊性，以及光超高的傳播速度、強抗干擾能力等“天賦”，SSP求解速度更快，且物理尺度可擴展。

　　金賢敏表示，他們計劃構建更大規模光子晶片和測量系統，向更大問題尺寸和計算能力邁進。（劉霞）