上海交通大學(xué)金賢敏團(tuán)隊(duì)于近日實(shí)現(xiàn)了大規(guī)模三維集成光量子芯片，并演示了首個(gè)真正空間二維的隨機(jī)行走量子計(jì)算。最新進(jìn)展對(duì)于推進(jìn)模擬量子計(jì)算的發(fā)展、實(shí)現(xiàn)“量子霸權(quán)”具有重大意義。

近年來，關(guān)于通用量子計(jì)算機(jī)的新聞屢見于報(bào)端，IBM、谷歌、英特爾等公司爭(zhēng)相宣布實(shí)現(xiàn)了更高的量子比特?cái)?shù)紀(jì)錄。

但金賢敏在接受記者采訪時(shí)解釋稱，即使實(shí)現(xiàn)幾十甚至更多量子比特?cái)?shù)，如果沒有做到全互連、精度不夠且無法進(jìn)行糾錯(cuò)，通用量子計(jì)算仍然無法實(shí)現(xiàn)。相反，模擬量子計(jì)算可直接構(gòu)建量子系統(tǒng)，不需要像通用量子計(jì)算依賴復(fù)雜的量子糾錯(cuò)，因此，一旦能制備和控制的量子物理系統(tǒng)達(dá)到新尺度，將可實(shí)現(xiàn)超越經(jīng)典計(jì)算機(jī)的計(jì)算能力，直接用于探索新物理和特定問題。

作為模擬量子計(jì)算的一個(gè)強(qiáng)大算法內(nèi)核，二維空間中的量子行走，能將特定計(jì)算任務(wù)對(duì)應(yīng)到量子演化空間中的相互耦合系數(shù)矩陣中。研究團(tuán)隊(duì)借助飛秒激光直寫技術(shù)，制備了節(jié)點(diǎn)數(shù)多達(dá)49×49的三維光量子計(jì)算芯片。金賢敏稱，正是這種目前世界最大規(guī)模的光量子計(jì)算芯片，使真正空間二維自由演化的量子行走得以在實(shí)驗(yàn)中首次實(shí)現(xiàn)，并將促進(jìn)未來更多量子算法的實(shí)現(xiàn)。

據(jù)悉，不同于過去20年里采用的通過增加光子數(shù)來增加絕對(duì)計(jì)算能力的方式，研究團(tuán)隊(duì)另辟蹊徑，通過增加量子演化系統(tǒng)的物理維度和復(fù)雜度來提升量子態(tài)空間尺度，開發(fā)了更加可行的全新量子資源，對(duì)未來量子模擬計(jì)算的研發(fā)具有重要意義。

金賢敏表示，未來他們將繼續(xù)致力于量子信息技術(shù)芯片化和集成化研究，構(gòu)建尺度和復(fù)雜度上都達(dá)到全新水平的光量子系統(tǒng)。