“举例来说，在一维直线上从原点出发，每走一步之前抛一枚硬币，如果硬币正面朝上，则向左一步，反之则向右一步，不断重复这个过程，就形成了一维直线上的经典随机漫步 。而在量子世界里，一个量子粒子具有量子叠加以及干涉等性质，就可以同时向左和向右走，这样所形成的量子漫步具有与经典随机漫步完全不同的性质 。利用量子漫步的这些独特性质就可能设计出计算速度更快的量子算法 。”他说 。
强晓刚介绍：“在最近的研究工作中，我们所实现的可编程光量子计算芯片能够对量子漫步的演化时间、哈密顿量、粒子全同性、粒子交换特性等要素进行完全调控，实现不同参数的量子漫步过程，从而支持运行一系列基于量子漫步模型的量子算法，比如图顶点搜索、图同构等图论问题的量子算法 。”
采访人员了解到，这款芯片在国际上首次实现了多粒子量子漫步的可编程动态模拟，最大的亮点有2个：一是它的可编程性，通过电学调控片上元件来实现不同参数的量子漫步模拟，从而支持基于量子漫步模型的不同量子算法运行；二是它的可扩展性，与通用量子计算相比，所提出的芯片架构相对简单，基于硅光技术能够更容易进行扩展，来实现未来可实用化的光量子计算系统 。
未来发展：机遇无限却任重道远
量子计算技术的研究，特别是光量子芯片研制，涉及物理、数学、电子、半导体、计算机等多学科背景的前沿交叉领域，需要多学科深度融合、团队集体合力 。新型可编程光量子芯片就是由来自军事科学院、国防科技大学、中山大学等科研机构组成的联合团队共同完成的，集合了国内外从事光量子计算领域研究的很多专家的力量 。
“当然，随着芯片规模的增大，它的计算能力将不断增长 。但芯片上元件之间的串扰、噪声等因素也随之逐渐增大，如何实现芯片计算过程中的纠错容错是一项技术挑战 。”强晓刚说，同时，如何实现片上的多光子产生及操控也是需要解决的另一技术挑战 。
“解决这些挑战，一方面我们需要不断优化器件设计、提升芯片研制水平，另一方面也可以利用智能算法等从软件层面来补偿芯片噪声误差等 。”他说 。
美国、英国、欧盟等都非常重视量子计算等量子信息技术的发展，特别是国外高科技企业如谷歌、IBM、微软、英特尔等企业在量子计算技术方面投入了大量资源，在推动量子计算技术由基础研究向工程化发展迈进方面取得了显著的成效 。我国在量子技术领域的布局、研究方面，也走在了世界的前列 。应该说中国在量子技术领域已经占有一席之地，特别是在量子通信、光量子计算等方向上处于国际先进水平 。
采访人员注意到，不久前发布的《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》，明确提出要瞄准人工智能、量子信息、集成电路、生命健康、脑科学等前沿领域，实施一批具有前瞻性、战略性的国家重大科技项目 。量子信息的重要性可见一斑 。今年教育部也新增了量子信息科学专业，这意味着量子技术领域在人才培养、科研发展方面进入了新的阶段 。
“对于我们从事量子计算领域研究的科研人员来说，能够将国家需要和个人专业结合起来，开展研究工作，非常令人振奋 。”强晓刚说 。
责任编辑：邱晨辉
【量子计算何时投入实用？ 光子可能是个关键角色】
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