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发布时间:2023-05-02 21:34:16
编辑:物公基
北京大学王剑威研讨员、龚旗煌教授课题组与协作者经过6年结合攻关,研制了基于超大范围集成硅基光子学的图论“光量子计算芯片”——“博雅一号”,开展出了超大范围集成硅基光量子芯片的晶圆级加工和量子调控技术,初次完成了片上多光子高维度量子纠缠态的制备与调控,演示了基于图论的可恣意编程玻色取样专用型量子计算。相关研讨成果日前以《超大范围集成的图量子光子学》为题,在线发表于《自然·光子学》。
研讨团队引见,图论是数学和计算机科学的一个重要分支,能够用来描绘被研讨对象间的复杂关系。图论也为描绘与描写量子态、量子器件和量子系统等提供了强有力的数学工具,如图纠缠态是通用量子计算的重要资源态,量子行走能够模仿图网络构造,图能够描绘量子关联、研讨量子网络等。图论“光量子计算芯片”是一种以数学图论为理论架构,描绘、映射并在芯片上完成光量子计算功用的新型量子计算技术。
北京大学课题组与协作者经过六年结合攻关,开展出了基于互补金属氧化物半导体工艺的晶圆级大范围集成硅基光量子芯片制备技术和量子调控办法,研制了一款集成约2500个元器件的超大范围光量子芯片,完成了基于图论的光量子计算和信息处置功用。这一光量子芯片可与复数图完整逐个对应,图的边对应关联光子对源,顶点对应光子源到探测器的途径,芯片输出多重光子计数对应于图的圆满匹配。经过编程该光量子芯片可恣意重构八顶点无向复图,并执行与图对应的量子信息处置和量子计算任务。
量子纠缠是研讨量子根底物理和量子计算前沿应用的中心资源。但是,如何在芯片上制备多光子且高维度的量子纠缠态,不断存在诸多理论和实验应战。研讨团队应用该光量子芯片,初次完成了多光子且高维度的量子纠缠态的制备、操控、丈量和纠缠考证,考证了四光子三维GHZ真纠缠。在图论统一架构下,单一芯片编程完成了多种重要量子纠缠态。多光子高维纠缠可为高维通用型量子计算提供关键资源态。据引见,基于图论的可编程玻色取样专用型量子计算芯片有望为化学分子模仿、图优化求解、量子辅助机器学习等提供有效处理计划。