量子電腦領域後來者居上？可編程光學量子晶片引人矚目

加拿大一家量子電腦（電腦）研發公司Xanadu和美國國家標準技術研究所（NIST）合作，造出了一個有八個量子數位的光學量子晶片。

製造量子電腦晶片的核心部件——量子比特使用的材料和配套技術是現在量子電腦研究的關鍵之一，有的使用超導體，需要原子冷卻到極低溫的情形下，有的使用光子。每種技術各有優缺點。

很長時間以來，光學量子晶片並不被看好。前幾年IBM,Google等公司高調展示的幾個量子晶片採用的都不是光學量子技術。

最近Xanadu公司開發的這款晶片，看起來獲得了很大進展。《物理世界》（Physics World）雜誌以「可編程光子晶片照亮量子電腦領域」為題介紹這項成果；科技藝術網（Ars Technica）評價說「光學量子電腦新技術克服了以前的侷限性，看起來是個贏家」。

這個晶片採用了將光子送入微型迴路進行「擠壓」方式，稱這樣「其量子不確定被減小到最小程度」。

該公司介紹說，晶片由擠壓器（Squeezers）、干涉儀（Interferometer）和光子探測器（Photon Detectors）三個單元構成。擠壓器是輸入單元，送入光子並進行「擠壓」；干涉儀是邏輯運算單元；最後光子探測器是測量和輸出的單元。

這個晶片使用看起來類似Python的代碼作為編程接口與硬件溝通。研究人員用它展示運行由簡單到複雜的三個程序。

第一個程序最簡單，模擬自己，展示在給定的時間內可以產生多少個不同的狀態。現在任何一個量子晶片都可以做到這一點。第二個程序計算乙烯分子（兩個碳原子和四個氫原子組成的化合物）的振動狀態，之後再複雜一點，苯基乙烯基乙炔的振動狀態。第三個程序計算2021年最受歡迎的新生兒名字。

這些程序是開發人員精心挑選，恰到好處地展示了這個只有八個數位的量子晶片的性能。

很小的尺寸是這個晶片又一個亮點。公司展示的圖片上看到，它只有不到一個手指尖的大小。

沒有參與這項研究的同行東京大學物理學家武田順太郎（Shuntaro Takeda，音譯）說，以前使用擠壓光子技術的實驗，所需的鏡子、透鏡各種光學元件要好幾張桌子才擺得下。他認為Xanadu造出這麼小的晶片，為將來擴大規模奠定了必要的基礎。

另一位同行美國亞利桑那大學量子信息研究員張哲申（Zheshen Zhang，音譯）說，以前類似的光學量子晶片不能同時執行來自不同用戶的任務，這款晶片能夠同時進行多項運算，是一大進步。此外，Xanadu的晶片還可以與雲服務連接，這是又一個優勢。

研究組表示，目前由於工藝上的困難，不少光子在通過晶片的過程中損失。這將是他們改進的方向。要造出能和現代電腦具有可比性規模的量子電腦，還有很多的工作要做。

《自然》雜誌3月3日發表了介紹這個晶片的論文。#

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