上观新闻报道  还在盼着传统的硅基芯片？中国人已经跨越电子计算的“区块”，步入量子计算的“区块”。

今天（14日）从上海交通大学获悉，5月11日，美国《科学》杂志的子刊《科学-进展（Science Advances）》发表了上海交大物理与天文学院金贤敏团队最新研究成果，报道了世界最大规模的三维集成光量子芯片，并演示了首个真正空间二维的随机行走量子计算。这一枚芯片中含有20组光子阵列，也是国内首个光量子计算芯片。专家认为，这项科研进展对于模拟量子计算机具有重要意义。

模拟量子计算可以直接构建量子系统，不需要依赖复杂的量子纠错。在一定条件下，可在特定问题上实现远超经典计算机的绝对算力。而一个模拟量子计算的强大算法内核，必须先在二维空间中推动“量子行走”。

单光子的二维量子行走演化结果，从左至右：量子行走演化时间逐渐增大。

金贤敏团队通过飞秒激光直写技术，制备出节点数多达49×49的三维光量子计算芯片。正是这种目前世界最大规模的光量子芯片，使得在真正空间二维自由演化的量子行走，在实验中得以首次实现，并将促进未来更多以量子行走为内核的量子算法实现。研究组还直接观察到了光量子的二维行走模式输出结果，利用光栅效应即使肉眼也可辨出芯片中含有数万个光子线路。实验验证发现，量子行走不论在一维还是二维演化空间中，都具有区别于经典随机行走的弹道式传输特性。

论文第一作者唐豪博士手持的光量子芯片中有数万个光子线路，因周期性排列体现出光栅效应而变得可见。

“这种加速传输，正是支持量子行走能在许多算法中超越经典计算机的基础。”金贤敏表示。他认为，光量子芯片的研发仍然处于早期阶段，量子信息技术已经历广泛的原理性验证，是否能真正走出实验室，走向实用化和产业化，取决于能否构建和操控足够大规模的量子系统。宏观光学系统中的损耗、稳定性和操控精度等，这些看似技术性的问题，已变成迈向规模化的瓶颈性难题。发展光量子集成芯片技术，是攻克可扩展性难题的具有前景的途径，有望有力推动量子信息技术的实质性进展。

金贤敏2010年起在牛津大学Ian Walmsley研究组工作，这也是国际上最早开展光量子信息集成化研究的顶尖小组之一。他2014年全职回国组建了“光子集成与量子信息实验室”，并成为国内最早开展飞秒激光直写光量子芯片研究的单位之一。经过数年努力，目前终于在光量子芯片的多层技术和集成上实现了超越，成为少有的同时具有光量子芯片制备技术和量子信息研究背景的团队。

【以“Experimental Two-dimensional Quantum Walk on a Photonic Chip”为题的论文链接：http://advances.sciencemag.org/content/4/5/eaat3174】

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