中國科研人員主導(dǎo)的國際團隊26日在美國《科學進展》期刊上發(fā)表論文說，他們研發(fā)出一款新型可編程光量子計算芯片，實現(xiàn)多種圖論問題的量子算法求解，有望應(yīng)用在數(shù)據(jù)搜索、模式識別等領(lǐng)域。

國防科技大學、軍事科學院、中山大學、北京量子信息科學研究院等中國科研機構(gòu)的研究人員與多國科研人員合作，采用硅基集成光學技術(shù)，設(shè)計并研發(fā)出這款新型可編程光量子計算芯片，能夠?qū)崿F(xiàn)多粒子量子漫步的完全可編程動態(tài)模擬。

量子比特數(shù)目少、有效量子操作深度淺，是現(xiàn)階段量子技術(shù)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(shè)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(lǐng)域的重要挑戰(zhàn)。

據(jù)介紹，量子漫步是一種量子物理世界的獨特數(shù)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(nèi)核。該新型可編程光量子計算芯片研制過程中，科研人員提出可動態(tài)編程實現(xiàn)多粒子量子漫步的光量子芯片結(jié)構(gòu)，能夠?qū)α孔勇�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(diào)控，實現(xiàn)不同參數(shù)的量子漫步過程，從而支持運行一系列基于量子漫步模型的量子算法�；�于所提結(jié)構(gòu)，科研人員采用硅基集成光學技術(shù)，設(shè)計實現(xiàn)了可編程光量子計算芯片。芯片上集成了糾纏光子源、可配置光學網(wǎng)絡(luò)等，通過電學調(diào)控片上元件實現(xiàn)對光量子態(tài)的操控，從而實現(xiàn)量子信息的編碼和量子算法的映射，具有高集成度、高穩(wěn)定性、高精確度等優(yōu)勢。通過對所研制光量子計算芯片的編程運行，演示了頂點搜索、圖同構(gòu)等圖論問題量子算法的求解。未來，隨著芯片規(guī)模和光子數(shù)目的增加，芯片可支持實現(xiàn)的圖問題規(guī)模將快速增長。

論文第一作者及通訊作者、軍事科學院國防科技創(chuàng)新研究院研究員強曉剛表示，該芯片首次實現(xiàn)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(diào)控，從而支持實現(xiàn)多種基于量子漫步模型的量子算法應(yīng)用。

據(jù)論文共同通訊作者、中山大學教授蔡鑫倫介紹，光量子芯片技術(shù)采用微納加工工藝在單個芯片上集成大量光量子器件，是實現(xiàn)光量子計算機大規(guī)模應(yīng)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杰表示，隨著芯片規(guī)模及光量子數(shù)目的增加，該芯片的計算能力將快速增長，但實現(xiàn)真正實用化的量子計算仍需克服一系列技術(shù)挑戰(zhàn)。