記者從上海交通大學(xué)金賢敏團隊獲悉，該團隊研制出了首臺基于光子集成芯片的物理系統可擴展的專(zhuān)用光量子計算原型機，首次在實(shí)驗上實(shí)現了“快速到達”問(wèn)題的量子加速算法。這項研究開(kāi)啟了利用量子系統的維度和尺度作為全新資源，研發(fā)專(zhuān)用光量子計算機的路線(xiàn)圖。

　　金賢敏對科技日報記者解釋說(shuō)：“專(zhuān)用量子計算可直接構建量子系統，不需要依賴(lài)通用計算機面臨的‘攔路虎’——復雜的量子糾錯，因而更容易實(shí)現。一旦能制備和控制的量子系統達到全新尺度，將可以在特定問(wèn)題上實(shí)現遠超經(jīng)典計算機的計算能力。”

　　量子行走作為專(zhuān)用量子計算的重要內核，已被理論預測具有明顯的量子加速效果。其中，對于粘合樹(shù)結構上的快速到達問(wèn)題，量子行走的優(yōu)勢尤為突出。但常規的二叉粘合樹(shù)的節點(diǎn)數目隨層數增加呈指數級增加，會(huì )迅速耗盡幾何上的制備空間，因此不可擴展。

　　在新研究中，金賢敏團隊提出了一種具有充分可擴展性的六方粘合樹(shù)結構，通過(guò)飛秒激光直寫(xiě)技術(shù)成功映射到三維光量子集成芯片中，并借此演示了量子快速到達算法內核，相比經(jīng)典情形展示了平方級加速，且最優(yōu)效率提高一個(gè)數量級。

　　據金賢敏介紹，他們所發(fā)展的這種基于三維光子集成芯片的大規模量子演化系統，使研發(fā)各種物理系統可擴展的專(zhuān)用光量子計算原型機成為可能，極大地推動(dòng)量子計算機的實(shí)際應用;還有望用來(lái)解決許多跨學(xué)科交叉的科學(xué)問(wèn)題并衍生新興研究領(lǐng)域。相關(guān)論文發(fā)表于最新一期的《自然·光子學(xué)》雜志。
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