中外科學家開發光量子計算晶元，實現單晶元控制2個量子比特……

量子計算機是未來新型計算機中的一種，也是最近大熱的新技術之一，這兩年經常能聽到量子計算機的重大進展，IBM、谷歌、微軟以及國內的中科大、阿里都在研發不同的量子計算機。《自然·光子學》雜誌日前刊登了中國軍事科學院國防科技創新研究院的強曉剛博士為第一作者的一篇論文，中外科學家團隊利用硅光子技術研發出了一款通用量子計算晶元，集成了200多個光量子器件，首先了單處理器同時操縱2個量子比特計算。

與現有計算機原理不同，量子計算機依據的是量子學的測不準原理，量子糾纏態可以同時當作0、1，因此量子計算機能夠實現現有計算機做不到的功能，不過量子計算機並不能取代現有計算機系統，雙方的用途並不一樣。

量子比特就是衡量量子計算機能力的關鍵，去年IBM商業化的量子計算機是5量子比特，升級後可達20量子比特，計算機能力是2的20次方，未來幾年IBM還將進一步商業化50量子比特的量子計算機——這個性能就了不得了，50次方大約是10的15次方級別，千萬億級別的性能了。

光量子計算機是量子計算中的一種，使用光子進行「多粒子糾纏的操縱」，去年我們報道過中國科學技術大學潘建偉教授及其同事陸朝陽、朱曉波等，聯合浙江大學王浩華教授組成團隊成功構建了世界首台超越早期經典計算機的光量子計算機，該原型機的「玻色取樣」速度不僅比國際同行類似的之前所有實驗加快至少24000倍，同時，通過和經典演算法比較，也比人類歷史上第一台電子管計算機（ENIAC）和第一台晶體管計算機（TRADIC）運行速度快10-100倍。

潘建偉團隊的論文是發表在《自然·光子學》雜誌上的，現在又有一篇有關光量子計算的論文出來了，論文題目是《Large-scale silicon quantum photonics implementing arbitrary two-qubit processing》（大規模硅基光量子實現任意雙量子比特處理），論文的第一作者是現在的中國軍事科學院國防科技創新研究院的強曉剛博士，這是他在英國布里斯託大學攻讀博士期間做的項目，除了這兩家單位之外，這個項目還有國防科技大學、中山大學和北京大學科研人員的參與。

他們團隊研發的光量子晶元只有2個量子比特，單看這一點的話比起其他量子計算機差得很遠，但他們這項研究的意義在於首次在單個晶元里實現了2個量子比特的控制，這也是論文題目的由來。

普通量子計算機中實現單個量子比特的操作還算容易，但是增加第二個量子比特並實現量子糾纏的控制就不容易了，這被認為是是光量子最具挑戰性的任務之一。

根據論文摘要，強曉剛博士的團隊採用了成熟的CMOS工藝製造處理器晶元，包含了200多個光子器件，通過對光子器件編程實現了98種不同的雙量子比特運算，平均量子保真度為93.2%，正負波動4.5%。

不過強曉剛博士也提到現在的2量子比特計算還是很原始的，這項技術還有很長的路要走。

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