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科學家研發出專用型光量子模擬芯片

文章來源:中國科學報 韓揚眉   發布時間:2019-07-05  【字號:     】  

  實現量子信息的有效傳輸、處理和計算,是推動量子計算機發展的關鍵。近日,丹麥科技大學高級研究員丁運鴻、北京大學研究員王劍威以及英國布里斯托爾大學教授Stefano Paesani等組成的國際合作團隊利用硅基光量子芯片技術,研發出一款集成化的專用型光量子計算和量子模擬器。相關研究成果近日發表于《自然—物理》。

  量子計算機有著超越經典計算機的強大計算能力,有望解決一些經典計算機不能有效解決的特殊且重要的問題。在量子計算機發展過程中,存在兩大主要技術挑戰:一是如何搭建一個龐大、可控的量子器件和量子系統;二是如何制備并調控多體單量子態,從而實現對量子信息的傳輸、處理與計算等功能。硅基納米集成光量子芯片技術被認為非常有潛力解決上述難題。

  本研究中,研究人員通過優化設計、加工高性能的硅基集成單光子源陣列,成功制備了8個光子量子態,并使之在12種模式低損耗波導陣列的結構中發生高質量的量子干涉。通過重構芯片的非線性量子光源陣列,該光量子處理器芯片可以實現兩類重要的量子玻色采樣算法,包括觸發型玻色采樣和高斯玻色采樣算法。

  此外,研究人員還利用量子玻色采樣,模擬了化學分子中本征振動模式的動態演化過程,這為光學專用量子計算機在模擬復雜物理化學體系上的應用提供了有力的實驗依據。研究分析表明,進一步優化芯片上器件性能,有望實現約20個光子的專用量子計算和量子模擬器,以及有效解決一些復雜物理化學體系的量子模擬問題。

  丁運鴻告訴《中國科學報》:“硅基光子集成芯片技術是一項非常強大的技術,可廣泛應用于量子信息的各個領域。而光量子技術結合硅基光子集成技術,將在未來量子技術中發揮重要作用?!?/p>




(責任編輯:侯茜)

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