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    重磅!國防科技大學QUANTA團隊研發(fā)新型可編程硅基光量子計算芯片

    3月5日消息(余予)近年來,量子科技發(fā)展突飛猛進,成為新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革的前沿領域。國內(nèi)外科技相關(guān)機構(gòu)紛紛布局,欲在其中占一席之地。我國作為科技強國,自然也不例外。

    研發(fā)出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,由于現(xiàn)今的技術(shù)水平,量子比特數(shù)目少、有效量子操作深度淺。在這種條件限制下,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,成為量子計算領域的重要挑戰(zhàn)。

    近日,國防科學技術(shù)大學計算機學院QUANTA團隊聯(lián)合軍事科學院、北京量子信息科學研究院、中山大學光電材料與技術(shù)國家重點實驗室等國內(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。

    據(jù)了解,該芯片能夠模擬相關(guān)粒子的量子漫步動力學,并對包括漢密爾頓量、量子漫步演化時間、粒子可分辨性和交換對稱性等所有重要參數(shù)進行調(diào)控。

    研究團隊通過實施兩個同時作用于二分光子糾纏態(tài)的兩方的可重配置五模式操作來實現(xiàn)該設備:首先,通過兩個芯片上的光子對源產(chǎn)生空間糾纏,然后操縱光子對源以連續(xù)調(diào)整可分辨性,并對2個模擬粒子交換對稱性;其次通過使用五個模式通用光學電路,兩個粒子在任何五頂點圖上經(jīng)歷連續(xù)時間量子漫步(continuous-time quantum walks,CTQWs)。

    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)。研究團隊將該設備應用于量子漫步算法,以搜索圖中的頂點并測試圖的同構(gòu)性,并在292個不同的圖形中的每個圖形上實現(xiàn)了多達100個采樣的量子步長演化時間步長。這為傳統(tǒng)上難處理的應用打開了通往大規(guī)??删幊塘孔硬綉B(tài)處理器的道路。

    二是采用硅基集成光學技術(shù),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。

    該成果于近日在國際權(quán)威期刊《科學進展》(Science Advances)上發(fā)表。其展示了硅基光量子芯片技術(shù)實現(xiàn)特定量子計算應用的巨大潛力。

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    2021-03-05
    重磅!國防科技大學QUANTA團隊研發(fā)新型可編程硅基光量子計算芯片
    重磅!國防科技大學QUANTA團隊研發(fā)新型可編程硅基光量子計算芯片,C114訊 3月5日消息(余予)近年來,量子科技發(fā)展突飛猛進,成為新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革的前沿領域

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