國科大研制成功新型可編程光量子計算芯片 該成果發(fā)表在國際權威期刊《科學進展》
國防科技大學計算機學院QUANTA團隊
,聯(lián)合軍事科學院、中山大學等國內(nèi)外單位,研發(fā)出一款新型可編程硅基光量子計算芯片,實現(xiàn)了多種圖論問題的量子算法求解,有望未來在大數(shù)據(jù)處理等領域獲得應用。美國東部時間2月26日,國際權威期刊《科學進展》(Science Advances)發(fā)表了該成果。
具有實用價值的量子計算機
,是量子計算領域最重要的發(fā)展目標。然而,量子比特數(shù)目少、有效量子操作深度淺
,是現(xiàn)階段的量子技術水平。在這種受限條件下
,如何最大化利用量子資源
、設計可編程運行有實用前景量子算法的量子裝置,是量子計算領域的重要挑戰(zhàn)
。
國防科技大學
、軍事科學院、中山大學等國內(nèi)外機構(gòu)研究人員
,研發(fā)出可編程運行圖論問題量子算法的光量子芯片
。該芯片有以下幾個特點:一是提出可動態(tài)編程實現(xiàn)多粒子量子漫步的光量子芯片結(jié)構(gòu)。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。所提結(jié)構(gòu)能夠?qū)?span id="ws0g0wi" class="keyword">量子漫步演化時間
、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。二是采用硅基集成光學技術
,基于所提結(jié)構(gòu)
,設計實現(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。三是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。圖論問題是大數(shù)據(jù)處理等許多重要應用的核心數(shù)學問題。在圖論問題求解上,各種量子算法較之經(jīng)典算法具有不同程度的計算加速潛力
。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)模快速增長
。
該成果展示了硅基光量子芯片技術實現(xiàn)特定量子計算應用的巨大潛力
。
責任編輯:孫知兵
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