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国防科技大学成功研制新型可编程硅基光量子计算芯片-中电科技集团重庆声光电有限公司

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国防科技大学成功研制新型可编程硅基光量子计算芯片

来源:     作者:信息发布人员     发布时间:2021年04月06日     浏览次数:         

 

  量子计算机是量子计算领域最重要的发展目标。然而,量子比特数目少、有效量子操作深度浅,是现阶段的量子技术水平。在这种受限条件下,如何最大化利用量子资源、设计可编程运行有实用前景量子算法的量子装置,是量子计算领域的重要挑战。国防科大计算机学院研究人员联合军事科学院等国内外单位,研发出一款新型可编程硅基光量子计算芯片,实现了多种图论问题的量子算法求解,有望未来在大数据处理等领域获得应用。

  首先,通过两个芯片上的光子对源产生空间纠缠,然后操纵光子对源以连续调整可分辨性,并对2个模拟粒子交换对称性;其次通过使用五个模式通用光学电路,两个粒子在任何五顶点图上经历连续时间量子漫步(CTQW)。该芯片有以下几个特点:

  一是提出可动态编程实现多粒子量子漫步的光量子芯片结构。研究团队将该设备应用于量子漫步算法,以搜索图中的顶点并测试图的同构性,并在292个不同的图形中的每个图形上实现了多达100个采样的量子步长演化时间步长。这为传统上难处理的应用打开了通往大规模可编程量子步态处理器的道路。

  二是采用硅基集成光学技术,基于所提结构,设计实现了可编程光量子计算芯片。芯片上集成了纠缠光子源、可配置光学网络等,通过电学调控片上元件实现对光量子态的操控,从而实现量子信息的编码和量子算法的映射,具有高集成度、高稳定性、高精确度等优势。

  三是通过对所研制光量子计算芯片的编程运行,演示了顶点搜索、图同构等图论问题量子算法的求解。图论问题是大数据处理等许多重要应用的核心数学问题。在图论问题求解上,各种量子算法较之经典算法具有不同程度的计算加速潜力。随着芯片规模和光子数目的增加,芯片可支持实现的图问题规模快速增长。

  (摘编自 “摩尔芯闻”)