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重磅！新型可編程光量子計算芯片成功研制
2021年03月05日 08:36:19
來源：化工儀器網 點擊量：7919
近日，國防科技大學計算機學院QUANTA團隊，聯合軍事科學院、中山大學等國內外單位，研發出了一款新型可編程硅基光量子計算芯片。
【化工儀器網 科技前沿】量子計算機，指的是一類遵循量子力學規律進行高速數學和邏輯運算、存儲及處理量子信息的物理裝置，其特點包括有運行速度快、處理信息能力較強、應用范圍較廣等。因其具有模擬任意自然系統的能力，能快速完成經典計算機無法完成的計算，這種優勢也使得量子計算機在天氣預報、藥物研制、交通調度、保密通信以及加密、破譯等領域有著巨大的應用。
因為計算能力的革命性突破，量子計算機將成為未來科技的引擎，但受量子糾纏、量子并行計算、量子不可克隆、量子比特數目少、有效量子操作深度淺等難題限制，研發推出具有實用價值的量子計算機還有很長一條路要走。
在各類受限條件下，的科學家都在研究如何大化利用量子資源、設計可編程運行有實用前景量子算法的量子裝置。近日，國防科技大學計算機學院QUANTA團隊，聯合軍事科學院、中山大學等國內外單位，研發出了一款新型可編程硅基光量子計算芯片。該成果展示了實現特定量子計算應用的巨大潛力，成果也已在期刊《科學進展》上發表。
本次研發出的可編程運行圖論問題量子算法的光量子芯片具有以下特點：提出了可動態編程實現多粒子量子漫步的光量子芯片結構；采用硅基集成光學技術，基于所提結構，設計實現了可編程光量子計算芯片；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、圖同構等圖論問題量子算法的求解。
量子漫步是根據“隨機漫步”理論，每完成一階段的拋硬幣后確定位置，且很少出現偏離原始出發點太左或太右的情況。量子漫步的實現對研發量子計算機具有開創性的重大意義，通過量子漫步的新算法就可以得到應用，簡而言之，如果使用量子漫步算法，漫步者可以同時在多處搜索，“大海撈針”的速度就能得到有效提高。而本次研發出的芯片有望運用量子漫步，能對量子漫步演化時間、哈密頓量、粒子全同性等進行完全調控，這也能進一步支持運行一系列基于量子漫步模型的量子算法。
此外，本次研制的芯片在通過電學調控片上元件實現對光量子態的操控，以實現量子信息的編碼和量子算法的映射的同時，其還具有高集成度、高穩定性、高精確度的優勢。
參考資料來源：光明日報、百度百科
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