中國研究人員制備出大規模光量子芯片，并成功進(jìn)行了一種重要的模擬量子計算演示。

發(fā)表在最新一期美國《科學(xué)進(jìn)展》雜志上的研究顯示，上海交通大學(xué)金賢敏團隊通過(guò)“飛秒激光直寫(xiě)”技術(shù)制備出節點(diǎn)數達49×49的光量子計算芯片。論文通訊作者金賢敏對記者說(shuō)，這是目前世界上最大規模的光量子計算芯片。

光量子

研究人員利用這個(gè)芯片演示了模擬量子計算的一種算法內核“量子隨機行走”。金賢敏說(shuō)，當這種量子演化體系制備得足夠大且可靈活設計其結構時(shí)，可以實(shí)現多種算法和計算任務(wù)，表現遠優(yōu)于傳統計算機。

近年來(lái)，關(guān)于通用量子計算機的新聞屢屢見(jiàn)于報端，IBM（國際商用機器）、谷歌和英特爾等公司競相宣告實(shí)現了更高的量子比特數紀錄，但幾十個(gè)甚至更多的量子比特數，若無(wú)法全互連、精度不夠且難以糾錯，通用量子計算依然難以實(shí)現。

金賢敏說(shuō)，模擬量子計算不同于通用量子計算，可直接構建量子系統，無(wú)需像通用量子計算那樣依賴(lài)復雜的量子糾錯，一旦能夠制備和控制的量子物理系統達到新尺度，將可直接用于探索新物理和在特定問(wèn)題上推進(jìn)遠超傳統計算機的絕對計算能力。

量子信息技術(shù)已經(jīng)經(jīng)歷了廣泛的原理性驗證，是否能真正走出實(shí)驗室，走向實(shí)用化和產(chǎn)業(yè)化，取決于是否能夠構建和操控足夠大規模的量子系統。宏觀(guān)光學(xué)系統中的損耗、穩定性和操控精度等看似技術(shù)性問(wèn)題已變成邁向規?；钠款i性難題。發(fā)展的光量子集成芯片技術(shù)是攻克可擴展性難題有前景的途徑，有望有力推動(dòng)量子信息技術(shù)的實(shí)質(zhì)性進(jìn)展。

2014年金賢敏全職回國組建了“光子集成與量子信息實(shí)驗室”并成為中國最早開(kāi)展飛秒激光直寫(xiě)光量子芯片研究的單位之一。經(jīng)過(guò)數年的艱辛努力，終于在光量子芯片的多層技術(shù)和集成上實(shí)現了超越，成為少有的同時(shí)具有光量子芯片制備技術(shù)和量子信息研究背景的團隊。

據介紹，光量子芯片的研發(fā)仍然處于早期階段，仍然需要在損耗、精度和可調控能力等各項指標上，在材料、工藝和混合芯片構架上，以及在與量子計算、量子通信和量子精密測量系統融合上開(kāi)展大量研究，扎實(shí)推進(jìn)，構建尺度和復雜度上都達到全新水平的光量子系統，實(shí)質(zhì)性地推動(dòng)新物理的探索和量子信息技術(shù)的實(shí)用化。