研制具有實(shí)用價(jià)值的量子計(jì)算機(jī)， 是量子計(jì)算領(lǐng)域最重要的發(fā)展目標(biāo)。 國防科技大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院QUANTA 團(tuán)隊(duì)聯(lián)合軍事科學(xué)院、 中山大學(xué)等國內(nèi)外單位， 研發(fā)成功新型可編程硅基光量子計(jì)算芯片， 可實(shí)現(xiàn)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(lǐng)域獲得應(yīng)用。 北京時(shí)間2020 年2 月27 日， 國際權(quán)威期刊《科學(xué)進(jìn)展》發(fā)表了這一重要成果。

量子比特?cái)?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， 如何最大化地利用量子資源、 設(shè)計(jì)可編程運(yùn)行有實(shí)用前景量子算法的量子裝置， 是量子計(jì)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(dú)特?cái)?shù)學(xué)模型， 也是一類重要的量子計(jì)算模型， 是許多量子算法的重要內(nèi)核。 在該新型可編程光量子計(jì)算芯片的研制過程中， 科研人員提出可動(dòng)態(tài)編程實(shí)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窖莼瘯r(shí)間、 哈密頓量、 粒子全同性和粒子交換特性等要素進(jìn)行完全調(diào)控， 實(shí)現(xiàn)不同參數(shù)的量子漫步過程， 從而支持運(yùn)行一系列基于量子漫步模型的量子算法。 基于所提結(jié)構(gòu)， 科研人員采用硅基集成光學(xué)技術(shù)， 設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了可編程光量子計(jì)算芯片。 芯片上集成了糾纏光子源、 可配置光學(xué)網(wǎng)絡(luò)等， 通過電學(xué)調(diào)控片上元件實(shí)現(xiàn)對(duì)光量子態(tài)的操控， 從而實(shí)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(shì)。 通過對(duì)所研制光量子計(jì)算芯片的編程運(yùn)行， 演示了頂點(diǎn)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(shí)現(xiàn)的圖問題規(guī)模將快速地增長。