這一研究讓量子計(jì)算的物理實(shí)現(xiàn)成為可能。

量子計(jì)算這一革命性事物被認(rèn)為是面向未來的計(jì)算技術(shù)，大概率會成為未來AI和云計(jì)算的核心技術(shù)。在國內(nèi)，華為、百度、騰訊、阿里等公司都將其列為戰(zhàn)略規(guī)劃中的重要技術(shù)，而學(xué)者們也是爭相研究量子計(jì)算領(lǐng)域的先進(jìn)技術(shù)。

近日，上海交通大學(xué)金賢敏研究團(tuán)隊(duì)發(fā)布了最新研究成果，不僅研發(fā)出了全球首個(gè)基于光子集成芯片的物理系統(tǒng)可擴(kuò)展的專用光量子計(jì)算原型機(jī)，還在這臺原型機(jī)上實(shí)現(xiàn)了一種叫做“快速到達(dá)問題”的量子加速算法。

這一研究被發(fā)布在最新一期的學(xué)術(shù)期刊《自然•光子學(xué)》上，論文題目為“Experimental quantum fast hitting on hexagonal graphs”，詳述了該專用量子計(jì)算的能力。

據(jù)悉，研究團(tuán)隊(duì)在飛秒激光直寫制備的三維光量子集成芯片中成功構(gòu)建了大規(guī)模六方粘合樹并演示了量子快速到達(dá)算法內(nèi)核，相比經(jīng)典情形展示了平方級加速，而且最優(yōu)效率提高一個(gè)數(shù)量級。

值得指出的是，近年來，關(guān)于量子計(jì)算的新聞屢見報(bào)端，國際上IBM、谷歌、英特爾等科技巨頭爭相宣告自己實(shí)現(xiàn)了更多量子比特?cái)?shù)。對于這些通用量子計(jì)算上的發(fā)展，業(yè)界共識是：即使做出幾十個(gè)甚至更多量子比特?cái)?shù)，如果沒有做到全互連、精度不夠并且無法進(jìn)行糾錯(cuò)，通用量子計(jì)算依然是無法實(shí)現(xiàn)的。

而專用量子計(jì)算因其可以直接構(gòu)建量子系統(tǒng)，不需要依賴復(fù)雜的量子糾錯(cuò)，相對于通用量子計(jì)算具有更靈活的實(shí)現(xiàn)方式和更廣泛的可行性。所以，只要在專用計(jì)算領(lǐng)域的研究上，能夠制備和控制的量子系統(tǒng)達(dá)到全新尺度，將可以直接用于探索新物理和在特定問題上推進(jìn)遠(yuǎn)超經(jīng)典計(jì)算機(jī)的絕對計(jì)算能力。

量子行走是專用專用量子計(jì)算的重要內(nèi)核，已經(jīng)在許多優(yōu)化算法中被理論預(yù)測具有明顯量子加速效果。而對于粘合樹結(jié)構(gòu)上的快速到達(dá)(Fast Hitting)問題，量子行走的優(yōu)勢尤為突出，但現(xiàn)在量子行走具備不可擴(kuò)展性。

看見了量子行走的潛力后，金賢敏團(tuán)隊(duì)就致力于優(yōu)化和落實(shí)量子行走。今年5月，該團(tuán)隊(duì)演示了首個(gè)真正空間上的二維量子行走。

此次，金賢敏研究團(tuán)隊(duì)所發(fā)展的基于三維光子集成芯片的大規(guī)模量子演化系統(tǒng)，使得研發(fā)各種物理系統(tǒng)可擴(kuò)展的專用光量子計(jì)算原型機(jī)成為可能。

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