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皓天鑫
量子計(jì)算機(jī)，指的是一類遵循量子力學(xué)規(guī)律進(jìn)行高速數(shù)學(xué)和邏輯運(yùn)算、存儲(chǔ)及處理量子信息的物理裝置，其特點(diǎn)包括有運(yùn)行速度快、處理信息能力較強(qiáng)、應(yīng)用范圍較廣等。因其具有模擬任意自然系統(tǒng)的能力，能快速完成經(jīng)典計(jì)算機(jī)無(wú)法完成的計(jì)算，這種優(yōu)勢(shì)也使得量子計(jì)算機(jī)在天氣預(yù)報(bào)、藥物研制、交通調(diào)度、保密通信以及加密、破譯等領(lǐng)域有著巨大的應(yīng)用。
因?yàn)橛?jì)算能力的革命性突破，量子計(jì)算機(jī)將成為未來(lái)科技的引擎，但受量子糾纏、量子并行計(jì)算、量子不可克隆、量子比特?cái)?shù)目少、有效量子操作深度淺等難題限制，研發(fā)推出具有實(shí)用價(jià)值的量子計(jì)算機(jī)還有很長(zhǎng)一條路要走。
在各類受限條件下，的科學(xué)家都在研究如何大化利用量子資源、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。近日，國(guó)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(guó)內(nèi)外單位，研發(fā)出了一款新型可編程硅基光量子計(jì)算芯片。該成果展示了實(shí)現(xiàn)特定量子計(jì)算應(yīng)用的巨大潛力，成果也已在期刊《科學(xué)進(jìn)展》上發(fā)表。
本次研發(fā)出的可編程運(yùn)行圖論問(wèn)題量子算法的光量子芯片具有以下特點(diǎn)：提出了可動(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)；采用硅基集成光學(xué)技術(shù)，基于所提結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了可編程光量子計(jì)算芯片；通過(guò)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(wèn)題量子算法的求解。
量子漫步是根據(jù)“隨機(jī)漫步”理論，每完成一階段的拋硬幣后確定位置，且很少出現(xiàn)偏離原始出發(fā)點(diǎn)太左或太右的情況。量子漫步的實(shí)現(xiàn)對(duì)研發(fā)量子計(jì)算機(jī)具有開(kāi)創(chuàng)性的重大意義，通過(guò)量子漫步的新算法就可以得到應(yīng)用，簡(jiǎn)而言之，如果使用量子漫步算法，漫步者可以同時(shí)在多處搜索，“大海撈針”的速度就能得到有效提高。而本次研發(fā)出的芯片有望運(yùn)用量子漫步，能對(duì)量子漫步演化時(shí)間、哈密頓量、粒子全同性等進(jìn)行完全調(diào)控，這也能進(jìn)一步支持運(yùn)行一系列基于量子漫步模型的量子算法。
此外，本次研制的芯片在通過(guò)電學(xué)調(diào)控片上元件實(shí)現(xiàn)對(duì)光量子態(tài)的操控，以實(shí)現(xiàn)量子信息的編碼和量子算法的映射的同時(shí)，其還具有高集成度、高穩(wěn)定性、高精確度的優(yōu)勢(shì)。
(原標(biāo)題：重磅！新型可編程光量子計(jì)算芯片成功研制)
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