中外科学家开发光量子计算芯片，实现单芯片控制2个量子比特

量子计算机是未来新型计算机中的一种，也是最近大热的新技术之一，这两年经常能听到量子计算机的重大进展，IBM、谷歌、微软以及国内的中科大、阿里都在研发不同的量子计算机。《自然·光子学》杂志日前刊登了中国军事科学院国防科技创新研究院的强晓刚博士为第一作者的一篇论文，中外科学家团队利用硅光子技术研发出了一款通用量子计算芯片，集成了200多个光量子器件，首先了单处理器同时操纵2个量子比特计算。

　　与现有计算机原理不同，量子计算机依据的是量子学的测不准原理，量子纠缠态可以同时当作0、1，因此量子计算机能够实现现有计算机做不到的功能，不过量子计算机并不能取代现有计算机系统，双方的用途并不一样。

　　量子比特就是衡量量子计算机能力的关键，去年IBM商业化的量子计算机是5量子比特，升级后可达20量子比特，计算机能力是2的20次方，未来几年IBM还将进一步商业化50量子比特的量子计算机——这个性能就了不得了，50次方大约是10的15次方级别，千万亿级别的性能了。

　　光量子计算机是量子计算中的一种，使用光子进行“多粒子纠缠的操纵”，去年我们报道过中国科学技术大学潘建伟教授及其同事陆朝阳、朱晓波等，联合浙江大学王浩华教授组成团队成功构建了世界首台超越早期经典计算机的光量子计算机，该原型机的“玻色取样”速度不仅比国际同行类似的之前所有实验加快至少24000倍，同时，通过和经典算法比较，也比人类历史上第一台电子管计算机（ENIAC）和第一台晶体管计算机（TRADIC）运行速度快10-100倍。

　　潘建伟团队的论文是发表在《自然·光子学》杂志上的，现在又有一篇有关光量子计算的论文出来了，论文题目是《Large-scale silicon quantum photonics implementing arbitrary two-qubit processing》（大规模硅基光量子实现任意双量子比特处理），论文的第一作者是现在的中国军事科学院国防科技创新研究院的强晓刚博士，这是他在英国布里斯托大学攻读博士期间做的项目，除了这两家单位之外，这个项目还有国防科技大学、中山大学和北京大学科研人员的参与。

　　他们团队研发的光量子芯片只有2个量子比特，单看这一点的话比起其他量子计算机差得很远，但他们这项研究的意义在于首次在单个芯片里实现了2个量子比特的控制，这也是论文题目的由来。

　　普通量子计算机中实现单个量子比特的操作还算容易，但是增加第二个量子比特并实现量子纠缠的控制就不容易了，这被认为是是光量子最具挑战性的任务之一。

　　根据论文摘要，强晓刚博士的团队采用了成熟的CMOS工艺制造处理器芯片，包含了200多个光子器件，通过对光子器件编程实现了98种不同的双量子比特运算，平均量子保真度为93.2%，正负波动4.5%。

　　不过强晓刚博士也提到现在的2量子比特计算还是很原始的，这项技术还有很长的路要走。

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