记者从上海交通大学金宪民团队获悉，该团队基于光子集成芯片，研发出了首个可扩展的物理系统专用光量子计算原型机，并首次实验实现了快速达到问题。这项研究为利用量子系统的维度和尺度作为全新资源来开发专用光学量子计算机开辟了路线图。
金宪民向科技日报记者解释道：专用量子计算可以直接构建量子系统，无需依赖通用计算机面临的“绊脚石”复杂的量子纠错，更容易实现。一旦可制备和控制的量子系统达到新的规模，就有可能在特定问题上实现远远超过经典计算机的计算能力。
量子行走作为专用量子计算的重要核心，理论上被预测具有明显的量子加速效应。其中，量子行走的优势对于胶树结构上的快速到达问题尤为突出。然而，传统二叉胶树的节点数量随着层数呈指数级增长，很快耗尽几何准备空间，因此不具备可扩展性。
在新研究中，金宪民团队提出了一种完全可扩展的六角键合树结构，并通过飞秒激光直写技术成功映射到三维光量子集成芯片上，从而展示了量子快速到达算法核心。与经典案例相比，呈现平方级加速，最优效率提升一个数量级。
金宪民介绍，他们研发的基于三维光子集成芯片的大规模量子演化系统，使得为各种物理系统开发可扩展的专用光量子计算原型成为可能，极大地促进了量子计算机的实际应用；它还有望用于解决许多跨学科的科学问题并衍生出新兴的研究领域。相关论文发表在最新一期的《自然光子学》杂志上。 （记者刘霞）
